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      擴大水凝膠的金屬耐受性
      
			
      
				2019-12-25 10:58:48
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      尋求開發(fā)自愈水凝膠的研究人員長期以來一直在試圖模仿貽貝在水下產(chǎn)生強而柔韌的線的自然能力，從而使貽貝能夠粘在巖石上。
      

      的自然過程，讓這些蚌線，這是所謂的足絲，掰開的能力和重新形式是純粹的化學過程，而不是一個生物之一，麻省理工學院的研究生賽斯Cazzell在演示文稿的材料研究學會秋季會議指出12月5日在波士頓
      

      擴大水凝膠的金屬耐受性
      

      該過程中的關(guān)鍵步驟是聚合物鏈與金屬原子的化學結(jié)合(在貽貝的情況下，蛋白質(zhì)與金屬的結(jié)合)。這些鏈接稱為交聯(lián)金屬配位鍵。當每個金屬原子與三個聚合物鏈結(jié)合時，它們就會發(fā)揮出最大的強度，并且它們會形成網(wǎng)絡(luò)，從而形成堅固的水凝膠。
      

      在最近發(fā)表的PNAS論文中，Cazzell和材料科學與工程學副教授Niels Holten-Andersen展示了一種通過利用受pH值或酸度和酸度控制的競爭作用，在更廣泛的金屬濃度下創(chuàng)建自修復(fù)水凝膠的方法。堿度，環(huán)境。卡澤爾是前國防科學與工程研究生院士。
      

      Cazzell 在他們的模型計算系統(tǒng)中表明，在不受pH值控制的競爭的情況下，過量的金屬(通常是鐵，鋁或鎳)會使聚合物形成牢固的交聯(lián)的能力不堪重負。在金屬過多的情況下，聚合物將單鍵結(jié)合到金屬原子上，而不是形成交聯(lián)的絡(luò)合物，并且該材料保持液態(tài)。
      

      兒茶酚是一種受到普遍研究的貽貝啟發(fā)性金屬配位配體。在這項研究中，改性的鄰苯二酚，硝基鄰苯二酚被連接到聚乙二醇上。通過研究與鐵配位的硝基鄰苯二酚系統(tǒng)以及第二種模型水凝膠系統(tǒng)(與鎳配位的組氨酸)，Cazzell通過實驗證實了在過量金屬濃度下可誘導形成強交聯(lián)，從而支持了其競爭性的計算證據(jù)。氫氧根離子(帶負電荷的氫-氧對)的作用，它是聚合物與金屬結(jié)合的競爭者。
      

      在這些解決方案中，聚合物可以一個，兩個或三個結(jié)合到金屬原子上。當更多的金屬原子與氫氧根離子鍵合時，可用于與聚合物原子鍵合的金屬原子就更少了，這增加了聚合物原子以強的三重交聯(lián)鍵與金屬原子鍵合的可能性，從而產(chǎn)生所需的膩子狀凝膠。
      

      “我們對這項研究真正喜歡的是，我們并沒有直接研究生物學，但我們認為這為我們提供了生物學中可能發(fā)生的某些東西的很好的證據(jù)。因此，這是材料科學向我們證明生物體真正含義的一個例子。用來制造這些材料。” Cazzell說。
      

      在模擬中，Cazzell繪制了氫氧化物競爭者對強力水凝膠形成的影響，發(fā)現(xiàn)隨著競爭者強度的提高，“我們可以進入幾乎可以在任何地方形成凝膠的范圍。” 但是，他說：“最終，競爭對手變得太強大了，您完全失去了形成凝膠的能力。”
      

      這些結(jié)果具有用于合成組織的高級3D打印和其他生物醫(yī)學應(yīng)用的潛力。
      
			

			
        
      
			
      
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