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用膠帶粘合傷口科學(xué)家模仿蛛絲發(fā)明新材料

2019-11-06 11:33:28來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：蛛絲閱讀量：6048

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】自然一直是人類學(xué)習(xí)的對象，生活中很多常見事物的創(chuàng)造都來自對動植物的學(xué)習(xí)。小時候老師就教導(dǎo)我們?nèi)祟愊蝤B類學(xué)習(xí)發(fā)明了飛機，向海豚學(xué)習(xí)發(fā)明了聲吶，向蝙蝠學(xué)習(xí)發(fā)明了雷達。自1960年仿生學(xué)作為一門獨立學(xué)科出現(xiàn)之后，人類對生物的學(xué)習(xí)步入了新的階段，仿生材料也開始進入大眾的視野。

　　自然界多不勝數(shù)的物質(zhì)中，蛛絲一直吸引著科學(xué)家的注意力。天然蛛絲是一種極其優(yōu)異的材料，具有約為鋼鐵5倍的高比強度、約為芳綸10倍的彈性以及優(yōu)越的堅韌性等特點。長期以來，科學(xué)家對蛛絲的仿生學(xué)研究一直局限于結(jié)構(gòu)上，試圖制造出可大量生產(chǎn)的具有與天然蛛絲相似結(jié)構(gòu)與功能的人工材料。但是近來自麻省理工的工程師們卻帶來了新的研究方向與研究成果。

　　據(jù)外媒報道，研究團隊從蛛絲上的黏性物質(zhì)出發(fā)，設(shè)計了一種可以將身體組織快速粘合在一起的材料，可用于手術(shù)后傷口的縫合。蛛絲的黏性來自于蜘蛛分泌的含有帶點多糖的黏性物質(zhì)，這種物質(zhì)可以迅速從生物體表面吸收水分從而加強黏性效果。根據(jù)這種原理，研究人員利用聚丙烯酸吸收身體組織的水分，制作出模仿蜘蛛絲的“膠帶”，這種膠帶將在短時間內(nèi)輕松密封普通縫合方式難度很大的軟組織以及肺和氣管等脆弱組織。

　　仿生材料的研發(fā)與普通的材料研發(fā)相同，都要經(jīng)過多個流程，都需要多種儀器的協(xié)助。不同的是仿生材料研發(fā)首先要對模仿的生物材料進行觀察分析。以此次的“膠帶”為例，想要制造與蛛絲具有相似黏性的材料，首先要研究蛛絲黏性的來源以及產(chǎn)生黏性的原理，然后才能根據(jù)發(fā)現(xiàn)的原理尋找功能相似的替代材料?，F(xiàn)代的分析檢測技術(shù)已經(jīng)比較成熟，很多分析儀器都可以在研究蛛絲粘性的過程種發(fā)揮作用，例如掃描探針顯微鏡可以對蛛絲進行原子級與納米級的原位觀察、X射線熒光分析儀可以分析蛛絲的化學(xué)組成、傅里葉變換紅外分光光度計和紫外可見分光光度計等光譜儀器也可以分析蛛絲的成分，此外還有色譜與質(zhì)譜儀器。先進的儀器可以幫助研究人員收集生物材料的信息以便進行下一步模仿。

　　材料開發(fā)完成后同樣需要儀器對新材料的性能進行檢測評估，例如通過粒度分布測量儀與比表面積/細孔分布測量儀等儀器評估材料的物理特性，通過電磁力微小試驗機、微小硬度計、精密試驗機等儀器評估材料的機械性能，通過熱分析儀等儀器評估材料的熱特性……試驗通過之后往往還需要大量長期的實用反饋。

　　蛛絲膠帶目前還未進入實用階段，研究人員表示他們需要進行更多的動物測試，他們也希望在試驗中能為這種新的粘合材料找到更多的應(yīng)用領(lǐng)域。人們已經(jīng)成功研發(fā)出了鯊魚皮泳衣、荷葉超疏水織物等仿生材料，相信蛛絲膠帶的實際應(yīng)用不會太遠。

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