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科學家發明了一種水凝膠,它能像人類皮膚一樣生長


- 2018年6月18日20時53分
- 科學文摘 / 玩物主義

玩物主義

此前,大多數人聽到「機器人」一詞,便會想起金屬人形機器人。不過現在,科學家們開始在章魚、海參、魷魚和毛毛蟲等生物中尋找創作靈感,以此來創造「軟機器人」。

說到軟體機器人,沒有水凝膠是不行的。水凝膠是製作軟體機器人的常用材料。水凝膠是什麼東西呢?它是以水為分散介質的凝膠,是一種高分子網絡體系,性質柔軟,能保持一定的形狀,能吸收大量的水。

最近,軟體機器人研究又有新突破,新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)和卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)的科學家合作,搞出一種水凝膠,驚人的是,它能長成像動物或植物組織一樣的結構和形狀。未來如果應用,那醫療界和軟體機器人將成為受益者。


科學家發明了一種水凝膠,它能像人類皮膚一樣生長圖片

新型水凝膠中的組織在自然生長時,不同的部位生長速度不一樣,可想而知,長出來的形狀就會十分複雜了。科學家在做實驗時,控制了氧氣的濃度,這是因為如果濃度高的話,會抑制化學物質之間的交互,從而抑制生長。

那麼這種新型水凝膠能幹什麼呢?來說說它在醫學領域的潛在價值。

我們都知道,人身體的各個器官和組織都長得各有特點,它們長的奇怪是有原因的,這樣才能更好的為我們的身體工作。比如說,人體小腸上有很多長著絨毛的微小褶皺,它們能幫助人體吸收養分。

科學家發明了一種水凝膠,它能像人類皮膚一樣生長圖片

但是一些患者由於疾病不得不切掉一部分小腸,這樣的話小腸吸收營養的功能就會大打折扣,患者術後也會飽受營養不良的折磨。這時候,新型水凝膠就派上用場了,科學家稱它可以用於複製小腸的褶皺,從而增加褶皺面積,增強小腸吸收營養的能力。


除此之外,它還將用於組織修復,替換受損的生物組織,比如用於膝蓋修復和人工肝移植。用水凝膠製作的軟體機器人發展前景可觀,未來會有更多先進的軟體機器人用於醫療領域。比如製作人造器官和先進假肢。


其實,科學家們很早之前就已經開始研究水凝膠了,還取得了可觀的效果。比如美國約翰·霍普金斯大學醫學院報告稱,他們開發出一種新型水凝膠生物材料,在軟骨修復手術中將其注入骨骼小洞,能幫助刺激病人骨髓產生幹細胞,長出新的軟骨。在臨床試驗中,新生軟骨覆蓋率達到 86%,術後疼痛也大大減輕。

加拿大最新的研究顯示,水凝膠不僅有利於幹細胞(Stem cell)移植,也可加速眼睛與神經損傷的修復。研究團隊指出,像果凍般的水凝膠是幹細胞移植的理想介質,可以幫助幹細胞在體內存活,修復損傷組織。

而且目前,科學家已經可以製造出人造肌肉,還能 3D 列印心臟,但是現有的水凝膠還不能很好的模仿生物組織的生長模式以及柔軟的肌肉組織與剛硬的骨骼之間的互動模式,而新研發的水凝膠有望改變局面。


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