En bild med svepelektronmikroskop visar de konstgjorda "fjällen, ”Ungefär ett dussin av dessa skulle kunna passa hela perioden i slutet av en mening. Upphovsman:Tian lab/University of Chicago
Vågar är det valda materialet för djur från pangoliner till fiskar:De är anpassningsbara, vattenvänlig, stark men flexibel, och lätt att fixa när den är skadad.
Forskare skulle vilja återskapa denna unika struktur - de kan föreställa sig användningsområden från medicinska implantat till flexibel elektronik - men det har visat sig vara svårt att använda icke-organiska material. Men forskare vid University of Chicago har publicerat ett koncept för att använda ett naturligt förekommande mineral som kallas kalcit för att "odla" fjäll som kan fästa på mjuka material. Uppställningen kan en dag fungera som vattentäta implantat för att förstärka ben eller leder.
För närvarande använder kirurger strukturer gjorda av syntetiska polymerer, men även om de är lätta att skulptera, de kan försämras med tiden. För en ersättare, UChicago-teamet började istället med två material som är kompatibla med kroppen.
Silikon är en flexibel, gummiliknande material som ofta används i kirurgiska implantat eftersom det inte reagerar med mänsklig vävnad. Kalcit är ett vanligt hårt mineral som många musslor och ostron använder i sina skal (brittlestars, relaterad till sjöstjärnor, använda kalcit i ögonen, liksom gamla trilobiter). Lyckligtvis, en av specialiteterna hos Asst. Prof. Bozhi Tians kemilabb kombinerar hårda och mjuka material på molekylär nivå.
En illustration visar hur "hantlarna, " (i grått) haka fast i lagret av blå silikon i ena änden och växa in i hudlagret ovanpå, som fixerar implantatet på plats. Kredit:Tian lab/University of Chicago
I en tidning som publicerades i höstas Naturkommunikation , Tian och medarbetare designade ett system med små krokar med två ändar, gjord av kalcit, som kan "växa" från silikon till vävnad för att fixera sig på plats.
"Enbart silikon kommer inte att immobilisera vävnadskomponenter, och bara kalcit är för styv, men kombinationen av de två fungerar mycket bra, ", sa Tian. "Resultatet är en struktur som är både stark och flexibel."
De små strukturerna, var och en ungefär lika stor som en röd blodkropp, är formade som hantlar. Ena änden hakar fast i silikonen; den andra sticker ut över ytan. Teamet försökte lägga en remsa av labbodlad vävnad ovanpå. Hantlarna plockade upp kalcium från cellerna och växte in i vävnaden, fäster sig på plats.
En trevlig egenskap är att implantatet kan tillverkas med "krokar" endast på mycket specifika ställen. "Denna metod är särskilt användbar för biologisk vidhäftning, där du vill applicera ditt lim mycket sparsamt för att undvika att störa kroppen mer än nödvändigt, sa Jaeseok Yi, en postdoktor och den första författaren till denna artikel.
