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天然蛋白首次组成聚合物网络 可为假肢提供柔软接口

美国桑迪亚国家实验室研究人员创建了类似神经结构的、具有自愈能力的聚合物纳米管连接,其突出的细丝可收集或发送电脉冲。该研究成果发表于最新一期的《纳米尺度》杂志上。

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该实验室研究员乔治·巴尚德说:“天然蛋白质在化学上组装创建聚合物的复杂结构,这是第一次,而现代机械对此无法复制。”


研究员沃利·帕克斯顿说:“虽然这属于基础科学,但我们看到一种应用可能性,即用这些柔软的人造结构与人体的神经结构进行无痛连接。”


目前,用来穿透神经组织、试图与假肢联通的刚性电极会引起炎症。而在未来的应用中,聚合物网络可扩展神经,提供温和的假体界面。


据每日科学网、物理学家组织网近日报道,创建这种神经结构,需要首先改变驱动蛋白马达的载运蛋白行为,在细胞中建立生物机器。这些微小的蛋白马达携带材料从细胞的一部分到另一部分,沿着蛋白微管行进。接着,要将这些长度以微米计的行进中的蛋白微管,插入其遇到的比较大的、直径为几十微米的聚合物微球中。


帕克斯顿说:“我们做出了想要的结构。”当驱动蛋白马达行进时,预先涂有粘性物质的微管骨架从被拉长的球体中夹断聚合物纳米管。这个过程类似于从锅里拿走一块披萨饼时,奶酪延长出丝状线。


纳米管的延长和交联形成复杂的结构,如同夜晚从高空鸟瞰城市的灯光。该网络总尺寸范围从几百微米到上万毫米不等,由直径30纳米至50纳米的细管组成。


巴尚德说:“我们工作的目标之一就是创造一个人工的、高度分支化的神经结构。下一步可以借助蛋白马达将其连接在一起,形成的网络就会有自愈的能力。如果一个神经分支断了,一个电机可以立即采取行动产生新的分支。”而且,插入的量子点也被证明是稳定的,这意味着光可以通过结构以及电力携带信息。


据悉,该研究工作得到了美国能源部基础能源部门的支持。


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