它是粘糊糊的,合成的,靈活的,大部分由水構(gòu)成卻又像橡膠一樣堅韌的。
不,它不是“飛天法寶”-它是水凝膠,在阿克倫大學(xué)的科學(xué)家正在探索新的以這種聚合物為基礎(chǔ)的產(chǎn)品在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用。
鄭杰博士,化學(xué)和生物分子工程系副教授,和羅伯特Weiss,Hezzleton E. 西蒙斯教授,聚合物工程協(xié)會的主席,都是水凝膠的發(fā)展和研究成員,這種凝膠狀的物質(zhì),由于其韌性和塑性,在生物醫(yī)學(xué)中可以應(yīng)用,包括軟骨修復(fù),種植體微創(chuàng)手術(shù)和藥物輸送。
鄭說,“所有現(xiàn)有的方法在制備雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠時,涉及多個步驟,這是繁瑣而耗時的,” 鄭和他的團隊開發(fā)了一個簡單,高效的一鍋法(在該反應(yīng)發(fā)生在一個相反的鍋中)來合成雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠,也就是說,由兩個網(wǎng)絡(luò)的聚合物鏈,一個是剛性的水凝膠,另一個是柔韌性的。
鄭不僅使這些水凝膠的合成更加高效,他也使水凝膠更加強硬。
鄭說:“耐受機械強度低,韌性差,和有限的可擴展性和可恢復(fù)性,使大部分的水凝膠是脆弱的。”
然而他說:“他的水凝膠具有較高的力學(xué)性能,優(yōu)良的可恢復(fù)性,和一個獨特的,免費的可成形性,”這使他們能應(yīng)用于軟組織如軟骨,替代肌腱,肌肉和血管。
Weiss還合成了強硬的另一種水凝膠,”形狀記憶水凝膠”,它可彎曲、拉伸和固定到臨時的形狀。當(dāng)暴露于外部刺激,如溫度,光,濕度,或電場下時,形狀記憶聚合物將恢復(fù)其原有的,永久的形狀。
有用的形狀轉(zhuǎn)換器
Weiss的形狀記憶水凝膠是熱驅(qū)動的,這意味著它們在拉伸和改變形狀時,需要加熱,他們保持這種臨時的形狀時,要冷卻。
Weiss說,形狀記憶水凝膠具有生物相容性,可用于微創(chuàng)手術(shù)和藥物輸送。
他說,“形狀記憶使用非侵入性的方法應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)上來部署水凝膠,例如,一個可植入的裝置,它被以緊湊的形式植入,在部署到目的地后以可用的形狀定型。”
例如,一個小的形狀記憶水凝膠可以插入人體內(nèi),在吸收體液后,它將展開成所需的植入物的形狀,從而填補傷口或更換組織。
滲透性的水凝膠可以裝載藥品放進體內(nèi),其中海綿狀凝膠可以從其毛孔中降解和釋放藥物。