科学家们是如何设计丝绸来拯救我们的身体的

几千年来,丝绸一直很有价值,但最近几年,科学家们开始关注这种材料,因为它非常坚固,可以用来制作防弹背心和防弹衣。然而,丝绸的潜力不仅仅是保护我们身体的外部,研究人员现在正在设计丝绸,以便有朝一日它能治愈我们的伤口,支撑我们的骨骼,成为我们身体的一部分。...

几千年来,丝绸一直很有价值,但最近几年,科学家们开始关注这种材料,因为它非常坚固,可以用来**防弹背心和防弹衣。然而,丝绸的潜力不仅仅是保护我们身体的外部,研究人员现在正在设计丝绸,以便有朝一日它能治愈我们的伤口,支撑我们的骨骼,成为我们身体的一部分。

蚕丝是由蚕做茧,蜘蛛做网。这两种纤维的纺纱方式不同,具有一些不同的性质(例如,由蠕虫制成的丝绸往往较弱)。但在这两种情况下,这种材料都是坚固、有弹性的,并且在人体内使用是安全的——这使它具有广泛的医疗用途。

一种可能性是丝绸可以更快地治愈我们的伤口。在最近发表在《高级科学》杂志上的一项研究中,科学家们设计了一种蚕来纺出一种光激活的材料,这种材料可以消毒。首先,据普渡大学材料科学家、论文合著者杨金(Young Kim)介绍,研究人员确定了所有可被特定类型的光激活以产生杀死病原体的化学反应的天然蛋白质。

然后,科学家们将这种称为mKate 2的蛋白质**到蚕的DNA中,对其进行基因工程。然后,这些蚕产生了一种红色发光的丝,这种丝被可见的绿光激活,就像普通的LED灯一样。当科学家们把一些E。在红色丝绸上涂上大肠杆菌,并在其上亮绿灯一小时后,细菌的存活率下降了45%。Kim说,这个过程非常类似于使用过氧化氢对伤口进行消毒。荧光丝和光一起产生类似过氧化氢的化学物质。

丝绸不能区分有害的病原体(如E。但是,正如金指出的,过氧化氢也不能。我们还不知道光照在丝绸上的最短有效时间。但这一发现令人兴奋,这种材料可以用于净化空气和水的装置以及许多健康领域。在最近的另一篇论文中,Kim和他的团队计算出了使丝绸冷却的确切物理特性,这对治疗炎症很有用。这一发现可以帮助我们使丝绸更凉爽,或者使其他织物更凉爽。在丝绸的自冷却效果和这些杀菌性能之间,它可能是**高级绷带的理想材料。

丝绸也可以用来支撑我们身体的某些部位。当我们骨折或骨折时,医生通常植入一块金属来稳定这个区域,直到它被固定。大多数情况下,这些金属——比如不锈钢和钛——都非常坚硬,并且可能会导致更多的骨折,据康涅狄格大学材料科学家Mei Wei说。当骨头愈合后,医生需要再做一次手术取出金属。Wei和她的团队创造了一种丝绸形式,可以提供更好的解决方案。它很结实,但也有弹性,大约一年后会在体内降解,不再需要再次手术。他们的研究结果发表在本月的《生物医学材料力学行为杂志》上。

研究小组将蜘蛛丝中的一种叫做丝素的蛋白质与一种塑料和骨骼中的钙结合起来。其结果是比天然骨骼更坚固。事实上,对于一种也能被人体吸收的物质来说,它的强度是有记录以来最高的。她补充说,研究小组仍在改进它,希望在进行动物试验和临床试验之前,它能变得更好、更强。

丝绸最大的问题是它的**成本很高。蚕很稀有,很难饲养,而饲养蜘蛛通常不是一个吸引人的主意。但是树里面的材料,称为木基纳米纤维素,既坚固又便宜。一个可能的解决办法是将两者结合成一种便宜甚至更好的材料。纳米纤维素也很耐用。毕竟,“当大自然建造一棵树时,它需要给它一个良好的机械结构和性能,这样树就不会倒下,”丹尼尔·斯德伯格说,他是斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的研究员,也是ACS纳米论文关于这种混合材料的作者。Söderberg的团队将两者结合在一起:纳米纤维素可以增强强度,而丝绸可以增强韧性和延展性。”我们正在使用大自然的积木并将它们结合起来,”他说。

这种材料与凯夫拉相当,可用于防弹背心。但总有一天,它也可以用来替换身体部位。这种物质会在自然界分解,但不会在我们体内分解,因为它们无法处理纳米纤维素。尽管如此,它还是安全的,细胞在它上面和周围生长。它的延展性使它非常适合某些身体部位,如肌腱。

肌腱很难精确地更换,因为它们需要拉伸。现在,没有一个简单的方法来修复它们,而替换通常意味着从身体的另一部分取出肌腱。Söderberg说,这种丝-纳米纤维素混合物具有必要的特性,可以用来代替肌腱。然而,为了实现这一目标,他和他的团队正在努力进一步提高材料的强度,同时也在研究这一过程的经济性,比如如何轻松、廉价地生产出丝绸,从而实现丝绸作为身体一部分的可能性以及其他所有强力丝绸的潜力。

  • 发表于 2021-08-23 20:51
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  • 分类:互联网

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