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南开教授研获纯蚕丝人工肌肉 未来用于肌肉萎缩病人

2019-04-03 来源:中国新闻网  浏览:    关键词:肌肉,肌萎缩

南开教授研获纯蚕丝人工肌肉;该材质所制造衣服能依据气温、湿度变长变短“未来用于肌肉萎缩病人,替代肌肉移植”南开大学刘遵峰教授。

近日,南开大学药物化学生物学国度重点实验室刘遵峰教授团队,研获纯蚕丝人工肌肉,未来这种纯蚕丝人工肌肉可应用于肌肉萎缩、皮肤移植患者身上。

此项成果发布后,随即引发关注。

人工肌肉模仿的是人类、动物的肌肉新京报:什么是人工肌肉?刘遵峰:人工肌肉是一种新型的资料,这种资料模仿的是人类、动物的肌肉,能够中止一定的运动。

经过外界给人工肌肉一定的刺激,比如电、光、环境、温度变化,就能够使其发作伸长收缩、弯曲等运动。

新京报:人工肌肉的材质是什么?刘遵峰:目前人工肌肉主要是由高分子资料和无机资料组成。

高分子是一个大类,其包括的资料有很多,比如说外形记忆高分子,有一些记忆的高分子能把外形记忆住,从而使资料在外界刺激下恢恢复来的外形。

假如这些外形能够重复运动和运用,那么它就是一个很好的人工肌肉制造资料。

另一种主要资料是无机资料,比如外形记忆金属就能够用来制造人工肌肉,特别是镍钛合金,这是一种很常见的人工肌肉制造资料。

还有碳资料,它也是一种无机资料,像碳纳米管、纤维这些都能够做人工肌肉。

纯蚕丝人工肌肉主要用于智能织物上新京报:纯蚕丝人工肌肉与普通人工肌肉有什么区别?刘遵峰:此前,人工肌肉主要是应用到纳米碳资料、高分子资料(如鱼线)这些体系里,但这些资料都不合适衣着,或者很难对人体温度或湿度中止响应。

纯蚕丝人工肌肉最大的不同就在于应用了蚕丝,能够直接对人体变化中止响应,未来我们也能够将这一资料直接应用到人体上。

中国的蚕丝有好几千年的历史,往常在世界上是一种十分重要的衣料。

假如我们将普通的衣料做成智能的,它的价值就会大大增加。

未来,这种新型智能衣料将会取代普通衣料,能依据外部环境完成运动和外形变化,包括收缩、伸长、旋转。

新京报:纯蚕丝人工肌肉能够应用于哪些范畴?刘遵峰:人工肌肉应用在机器人上会十分笨重,纯蚕丝人工肌肉的应用能使机器人质量更轻,更灵活,能够中止即时反响。

纯蚕丝人工肌肉最主要应用于人体可衣着的智能织物上。

我们在实验室用其资料制造的衣服,天热时人体出汗就会有湿气,这种衣料感遭到水分后,衣服袖子会自动缩短,天冷能变生长袖。

新京报:什么时分能够投入市场?刘遵峰:这个技术目前还是一个实验室技术,如何让纯蚕丝人工肌肉成为消费面料、衣料,这些细致的问题可能还需求和更专业的纺织企业协作完成。

不过目前我们曾经突破了最中心的技术,但还有一段路要走。

未来应用于肌肉萎缩等病人身上新京报:纯蚕丝人工肌肉还有哪些拓展研讨?刘遵峰:我们的目的是将纯蚕丝人工肌肉技术继续中止拓展研讨,未来应用于肌肉萎缩等病人身上,以其替代肌肉移植,并顺应人体的环境,能够发作恰当的收缩等运动,且产生一定的力,以抵达人类肌肉的功用。

“这一成果的应用,将会成为医学范畴的一项严重突破。

”除此之外,纯蚕丝人工肌肉还可应用于航空航天、微型机器人、传感器、精密控制等多个范畴。

新京报:耗时多久研发出纯蚕丝人工肌肉?刘遵峰:这个课题我们从2016年6月开端中止,2018年12月基本完成,一共耗时两年半。

我们是南开大学药物化学生物学国度重点实验室,这是一个交叉学科的平台,而我的教育背景是化学和资料,因而我们重点实验室就有很强的生物和医学背景,所以说接触了很多生物方面的相关资料和学问范畴。

人工肌肉其中有一种很重要的是纤维人工肌肉,经过将这种纤维中止加捻,应用其收缩能够产生运动。

之前的人工肌肉很少运用自然资料,而我们在研讨中发现,蚕丝和自然纤维都有很好的体积收缩的效果。

这种蚕丝的体积收缩比较特殊,很好的一点就是它收缩速度特别快,蛋白质结构和晶体结构的变化都很特殊。

基于这一发现,我们把蚕丝经过加捻技术做成一种纯蚕丝人工肌肉。

不想引入任何化学伎俩用于智能资料新京报:研讨期间都遇到过哪些艰难?刘遵峰:遇到的第一个难题就是我们不想引入任何化学伎俩。

假如想把资料变成智能资料有很多种伎俩,添加一些添加剂、采用化学反响等,但化学物质对人体有伤害,我们研发初期不时在尝试怎样经过物理方式抵达同样的效果。

另一个难点,主要是思索如何让纯蚕丝人工肌肉的制造过程契合工业化流程。

目前市场上蚕丝资料的加工和处置方式只是让资料坚固、温馨、寿命长,并没有伸缩效果。

我们实验室就开端研发如何制造出能伸缩的纯蚕丝人工肌肉,并使其变成工业化的规范,这期间做了大量细致的、工艺上的研发。

还有一个技术上的问题,运用加捻技术过程中,松开捻力之后能不能还有力。

举个例子,我们给一根线加捻,但是捻完一松它就会松开,无法抵达预期的伸缩效果。

因而,在实验和研发过程中,我们经过热处置的方式将其固定住,攻克了这一难题。

新京报:实验室在研发和未来展开方面还有哪些计划?刘遵峰:我们接下来的研讨方向一个是继续开发新型资料,蚕丝只是我们的一个小小尝试,未来我们还会开发更多的新型资料;第二个是如何把新型资料应用到新型范畴。

另外,我们这段时间打算和一些企业和研讨所中止协作,将纯蚕丝人工肌肉中止大范围投入市场的尝试。

先进制造范畴是目前我们国度十分注重的科研和产业范畴,这一范畴必需经过多学科交叉才干完成,仅仅靠一个范畴突破还远远不够。

学科交叉共荣是一种趋向,目前我们和天津医科大学、中国药科大学都在中止协作,在医学药学等范畴中止协作,相互发挥优势用处。

据刘遵峰引见,与普通人工肌肉相比,纯蚕丝人工肌肉最大的特性在于其应用了蚕丝,由于蚕丝具有很好的生物相容性,能够用到人体中。

若运用这种材质制造衣服,其可经过感知环境温度、湿度完成自动伸缩,变长变短。

假如真正的纯蚕丝人工肌肉能够开发出来,应用到人体机器人、智能配备以及智能服装上,那么配备的整体质量就会变得十分轻巧。

“真正植入人体,还有一些路要走”南开大学药学院院长杨诚通知新京报记者,纯蚕丝人工肌肉抑止了人工肌肉原来运用高分子资料不合适穿戴,对体温、湿度不敏感的缺陷。

杨诚说,人工肌肉的相关研讨在行业内不时是一个抢手话题,未来前景十分宽广。

清华大学化学系副教授吉岩引见,人工肌肉范畴的研讨目前正处于从研讨转向应用的阶段。

“目前,范畴内专家对人工肌肉的研讨主要分为两个方向,一是研讨旧资料的性能如何进步、应用方向、如何投入应用,另一块是对可应用于人工肌肉的新资料中止探求和研讨。

”吉岩表示,往常,人工肌肉研讨的资料种类越来越多,刘遵峰教授研发的纯蚕丝人工肌肉是一个全新的资料应用。

“目前人工肌肉很多资料都是经过医疗合成、化学合成办法得到的,而蚕丝与人体的相容性十分好,假如能作为一种植入人体的资料运用,在安全、环保等方面更有优势。

”“纯蚕丝人工肌肉未来能不能真正植入人体,成为人体的一部分,这一点目前还有一些路要走。

”吉岩说道。

新京报记者 刘名洋 实习生 王佳�

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