合成エラストマーで生物学的ストレス-ストレスの行動を模倣する
Mohammad Vatankhah-Varnosfaderani1, William F M Daniel1, Matthew H Everhart1
1Department of Chemistry, University of North Carolina at Chapel Hill, North Carolina 27599, USA.
Nature
|September 5, 2017
まとめ
生物学的組織を模倣して 調整可能な機械的性質を持つポリマーエラストモールを 作り出す新しい方法を研究者が開発しました このアプローチは 医療用インプラントや ソフトロボティクスなどの 先進的なアプリケーションで 材料の動作を正確に制御します
科学分野:
- ポリマー化学
- 材料科学
- バイオ材料工学
背景:
- 機械的な柔らかさ,強さ,頑丈さの組み合わせを 合成材料で達成するのは難しい.
- 生物学的組織はこれらの特性を発揮し 医療用インプラント,組織工学,ソフトロボット,ウェアラブル電子機器の 理想的なモデルとなっています
- 現在の材料合成方法はしばしば経験的であり,機械的特性に対する正確な制御を制限しています.
研究 の 目的:
- 生物学的組織の機械的行動を正確に模倣するポリマーネットワークを合成するための一般的な戦略を提示する.
- 特定の建築パラメータを使用して,材料に望ましい張力-張力曲線をエンコードする方法を示す.
- 様々な用途に合わせた機械的性質を持つ先進的な材料の開発を可能にします.
主な方法:
- ブラシやのようなポリマーネットワーク (エラストーマー) の作成のための溶剤フリー合成戦略を開発した.
- 材料特性を決定する"コード"として,3つの独立したアーキテクチャパラメータであるネットワークストランドの長さ,サイドチェーンの長さ,および接ぎ木密度を利用した.
- 実験的な検証のために,プロトタイプのポリ・ディメチル・シロキサン・エラストマーを使用した.
主要な成果:
- 選択されたパラメトリックトリプレートは,合成された弾性体の機械的振る舞いを正確に制御することを成功裏に実証した.
- 水母,肺,動脈の組織を含む生物学的組織で観察されたストレスを強める特性を複製した.
- ポリマーネットワークに特異的なストレス-ストレスの曲線をコードする能力を示した.
結論:
- この戦略は,バイオミメティックな機械的性質を持つポリマー弾性体を設計するための一般的で正確な方法を提供します.
- このアプローチは,従来のエディソン合成の限界を克服し,予測可能で制御可能な材料設計を可能にします.
- この発見は医学や工学における 要求の高い応用のための 先進的な柔らかい材料の創出への道を開きます
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