科學家研發出能自我修復並改變形狀的水凝膠,可製成人造肌肉和皮膚

圖:ANU

澳洲國立大學(Australian National University,ANU)的團隊研發出一種果凍狀材料,其具有活體組織的諸多特性。這種材料的型態為水凝膠,不僅能自我修復,也非常堅韌,還能改變形狀以模仿皮膚、韌帶及骨骼。

新式水凝膠

水凝膠是親水性極強的三維高分子結構,可容納 90% 以上的水。至今為止,它們已被用於生物工程上的支架、傷口敷料、隱形眼鏡、尿布、土壤保濕及義肢等。但水凝膠的特性中,令科學家感興趣的是這種材料可以模仿活體組織,不僅是靜態的特性,而且在受刺激時還能改變體積。

在 ANU 發表的研究中,由路克·寇納教授(Luke Connal)領導的研究團隊導入了動態的化學鍵,讓果凍狀的水凝膠能像皮膚般自我修復,也可以作為人造肌肉使用。

未來應用

ANU 表示,以此種水凝膠的新材料能應用於下一代的軟式機器人(soft robot)。此外,水凝膠可以作為 3D 列印墨水,並且可按比例放大,以生產更先進的醫療植入物及可游泳的軟式機器人。

寇納教授表示:「藉由我們在水凝膠中設計的特殊化學物質,它就能如同人類皮膚般在破損後自我修復。水凝膠通常很脆弱,但是我們的水凝膠非常堅韌,使其可以如同人體肌肉般輕易舉起重物,並且改變形狀。這讓我們的水凝膠適用所謂的軟式機器人的人造肌肉中。由於其自我修復的能力、彈性及強度,我們的水凝膠將是可穿戴技術及各式生醫設備上的理想材料。」

參考資料:

  1. Szondy, D., (2019, December 8). Self-healing, shape-shifting hydrogel behaves like muscle and skin. New Atlas
  2. Jiang, Z. et al., (2019, October 14). Tough, Self‐Healing Hydrogels Capable of Ultrafast Shape Changing. Advanced Materials. DOI: 10.1002/adma.201904956
黃威翔
黃威翔 170 文章
清華大學材料工程學系碩士畢業生。一個喜歡學外語,但又在科學領域打滾的平凡人,喜歡美食,日劇,電影,旅遊。

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