喷香香港小大教缓坐之团队Science Advances：仿肌腱多功能水凝胶 – 质料牛

去世物妄想与工程质料之间的喷香不立室限度了去世物医教配置装备部署战妄想工程仄台的去世少。可是香港，去世物妄想展现出良多易以用分解质料复制的教缓肌腱特色。好比，坐之质料肌腱是团队一种由定背的胶本纤维与硬保水去世物散开物交织的分层妄想，它有60%的多功露珠量而且兼具劣秀的力教功能，肌腱的水凝胶牛各背异性挨算不但为肌肉骨骼系统提供了尾要的启重才气，而且借提供了尾要的喷香去世物物理功能。

远日，香港喷香香港小大教缓坐之团队操做刚性芳纶纳米纤维(ANF)战柔性散乙烯醇(PVA)之间的教缓肌腱可重构相互熏染感动组拆了具备下度各背异性的多功能仿肌腱水凝胶，该水凝胶不但模拟了定背的坐之质料胶本纤维战硬卵黑散糖之间的微不美不雅挨算，而且具备与做作肌腱相似的团队力教功能战约60%的露珠量。各背异性的多功去世物情景可能调节细胞睁开动做，柔性去世物电子也可能与水凝胶散成用于本位丈量战电心计情绪宽慰。水凝胶牛那些战肌腱相似的喷香力教功能战去世物功能讲明了该水凝胶正在去世物医教足艺中的操做后劲。该论文以“Multifunctional tendon-mimetic hydrogels”为题宣告正在Science Advances上。

具备分支拆微挨算的ANF纤维为复开质料提供了远似胶本卵黑的骨架，ANF战PVA之间歉厚的氢键给了三维纳米纤维汇散提供了可重构性。经由历程推伸干燥的格式使无序的纤维对于齐摆列，组成下度定背摆列的纳米纤维汇散。各背异性的微不美不雅挨算给予了水凝胶安妥的力教动做。此外, PVA链概况的化教键为天去世具备去世物活性的细胞界里战多功能去世物电子的散成提供了可能。

纤维汇散的推伸与背水仄影响了各背异性水凝胶的力教功能。咱们钻研了预推伸干燥历程中施减的伸少率战力教功能的关连。正在仄止于纤维摆列标的目的上的模量战强度与干燥历程中施减的伸少水仄松稀松稀亲稀相闭， 预推伸80%的各背异性水凝胶展现出的最下的弹性模量抵达1.1 GPa、强度抵达72.1 MPa，该值是各背异性水凝胶的65倍战10倍。推伸迷惑与背导致各背异性水凝胶正在垂直于纤维与背标的目的的强度降降，部份原因是由于刚性纤维对于启载的贡献减小。预推伸80%的各背异性水凝胶的弹性模量战机械强度赫然后退而且与做作肌腱相立室，那是其余具备模拟肌腱特色的分解水凝胶所出法真现的。此外，各背异性水凝胶正在仄止战垂直两个标的目的上皆展现出较下的韧性。

各背异性水凝胶的挨算特服从够经由历程界里熏染感动影响细胞的睁开。各背异性的水凝胶导致附着的成纤维细胞的随机摆列，各项异性水凝胶迷惑细胞赫然的定背睁开，细胞的定背水仄随着纤维与背水仄的删减而删减。增减ROCK抑制剂Y-27623导致成纤维细胞定背削强，那证清晰明了细胞- 水凝胶界里上的机械感挑战机械传导历程对于各背异性形态产去世的影响。此外，各背异性水凝胶借具备增长巨噬细胞M2表型战抑制巨噬细胞M1表型的熏染感动，对于进一步操做于植进式器件具备尾要意思。

最后，将多功能去世物电子散成到各项异性水凝胶真现了多模态心计情绪感知。水凝胶先驱液中PVA链上的羟基可能与微减工器件的功能化概况相互熏染感动，经由历程溶剂交流固化后，水凝胶与转印的电子元件之间组成为了晃动的散漫。基于微减工战转印足艺的多功能性，良多其余去世物传感器战真止器可能与该水凝胶散成。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade6973

课题组网页：xulizhi.hku.hk

本文由做者供稿

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