Подобно на костите, материалът се регенерира, за да „поправи“ нараняванията

Под въздействието на биомиметиката изследователите разработват биоразградим материал, който се регенерира, за да възстанови фрактурите. Може да се използва например на механични елементи

Изследователи от Държавния университет в Аризона в САЩ са разработили материал, който се състои от полимери с един вид „памет на формата“ - този биоразградим материал емулира първоначалната форма на обекта, към който е прикрепен. След това тези полимери се включват в оптична мрежа (способна да открие повреда в определени материали), за да приложат впоследствие топлинни стимули, използвайки инфрачервен лазер, към повредената зона.

Произвежданата топлина от своя страна стимулира механизмите за втвърдяване и регенерация. Ако материалът е повреден, процесът на самолечение може да възстанови до 96% от първоначалната здравина. Според изследователите системата не пресъздава повредените връзки, но прави ремоделиране на фрактурата, като се доближава възможно най-много до първоначалната форма. Този материал може дори да намали нуждата от постоянна подмяна или ремонт на повредени или влошени материали и конструкции, като по този начин намалява разходите.

Изображение: полимер с "памет на формата" в действие. Червената област показва къде е действала оптичната мрежа, стимулирайки материала да придобие първоначалната си форма.

Функциониране на костите

Научните изследвания са вдъхновени от биомиметиката чрез „копиране“ на функционирането на костите, които имат способността да откриват увреждания, да прекъсват тяхното размножаване и с помощта на определени клетки да ремоделират увредените кости, да ги регенерират. Клетките, които допринасят за ремоделирането на костите, са: остеокласти, които реабсорбират и ремоделират костната тъкан; и остеобласти, отговорни за образуването на костна тъкан и някои протеини, изграждащи костната матрица, като колаген тип I (по-добре разберете функционирането във видеото в долната част на страницата).

Друго проучване на същата институция може да помогне при разработването на „костно копие“. Тя имаше за предмет минерализираните колагенови влакна, които са наноструктурни блокове от силно консервирани кости. Чрез комбинация от симулация на молекулярна динамика и също теоретичен анализ, изследователите наблюдават, че наноструктурната характеристика на тези влакна им дава висока якост и способността да поддържат голяма деформация. В резултат на това минерализираните колагенови влакна са в състояние да понасят микропукнатини, без да причиняват какъвто и да е макроскопичен провал в тъканта, което може да бъде от съществено значение за ремоделиране.

Приложение на материала

Ако иновацията се развие по-нататък и премине няколко теста, тя може да се използва при изграждането на здрави и леки материали, които могат да бъдат подложени на голямо напрежение, като съединения, които да се използват за заместване на костите при производството на механични елементи , и създаване на нови материали.


Original text