Selbst-wachsenden Materialien, die in Reaktion auf die Kraft

Eine Strategie, inspiriert durch den Prozess verantwortlich für Muskel-Wachstum könnte dazu führen, die Entwicklung stärker, langlebiger Materialien.

Hokkaido University-Forscher haben eine Strategie entwickelt, die Herstellung von Materialien, die stärker in Reaktion auf mechanischen stress-imitiert Skelett-Muskel-Wachstum. Ihre Erkenntnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaft, könnte ebnen den Weg für lang anhaltende Materialien, anzupassen und zu stärken, basierend auf die Umgebung abstimmen.

Die Strategie wurde inspiriert durch den Prozess, der menschliches Skelett-die Muskeln werden stärker. Als Folge der Krafttraining im Fitnessstudio, zum Beispiel, die Muskel Fasern brechen, die Förderung der Gründung von neuen, stärkeren Fasern. Damit dies geschehen kann, müssen Muskeln werden mit Aminosäuren versorgt, die Bausteine der Proteine, die sich zusammen und bilden die Muskelfasern.

Hokkaido University Jian Ping Gong ist spezialisiert in polymer science. Ihr Forschungs-team eine Strategie entwickelt, die Beschäftigung ‚doppelt-Netzwerk Hydrogele‘ emuliert, das Gebäude Prozess der Skelettmuskulatur.

Doppel-Netzwerk-Hydrogele sind in einem weichen, aber robusten material, gebildet von ungefähr 85 Gewichts-Prozent Wasser und zwei Arten von polymer-Netzwerken: eine starre und spröde, und die andere weich und dehnbar.

Das team legte ein double-Netzwerk-hydrogel innerhalb einer Lösung, die Moleküle, sogenannte Monomere, die verbunden werden können zu größeren verbindungen, sogenannten Polymeren. Diese Lösung emuliert die Rolle des zirkulierenden Blutes tragen Aminosäuren in die Skelettmuskulatur.

Anwenden von Zugkraft (Strecken), um das hydrogel bewirkt, dass einige seiner starre und spröde polymer-Ketten zu brechen. Dies führt zu der Erzeugung einer chemischen Spezies namens ‚mechanoradicals‘ an den enden der gebrochenen Polymerketten. Diese mechanoradicals auslösen kann die Verbindung der monomer absorbiert das hydrogel aus der umgebenden Lösung in einem polymer-Netzwerk, die Stärkung der material.

Mit der sukzessiven Dehnung, mehr Abbau und Aufbau Auftritt, ist ähnlich zu dem, was passiert mit Skelett-Muskulatur Unterziehen Krafttraining. Durch diesen Prozess, der hydrogel Stärke und Steifigkeit verbessert, 1.5 und 23-mal beziehungsweise, und das Gewicht des polymers erhöhte sich um 86%. Das team wurde weiter in der Lage, maßgeschneiderte material reagiert auf mechanische Kraft mit einem bestimmten monomer, verändert das gel seine Reaktion auf Hitze; erhitzen auf hohe Temperaturen, die gel-Oberfläche wurde mehr Wasser-resistent.

Die Forscher sagen, Ihre Arbeit könnte dazu beitragen, die Entwicklung von selbst-wachsenden-gel-Materialien für Anwendungen als flexible exosuits für Patienten mit skelettalen Verletzungen; diese Anzüge würde möglicherweise stärker und funktionale je mehr Sie verwendet werden. Professor Gong erklärte, „Da viele Arten von DN Gele haben ähnliche mechanische Eigenschaften, dieser Prozess kann angewendet werden, um eine Vielzahl von gelen, die Erweiterung der Palette der möglichen Anwendungen.“