微米和纳米科技材料

创新的纳米技术将在人体内产生“健康”电流

据国外媒体报道,,特拉维夫大学研究人员领导的一个国际研究小组开发的一项新纳米技术将使通过激活各种器官在人体内产生电流和电压成为可能研究人员指出,这一进展涉及一种新的非常强的生物材料,类似于胶原蛋白,无毒且不会对人体组织造成损害

研究人员认为这项新的纳米技术在医学上有许多潜在的应用,包括通过人体的自然运动收集清洁能源来操作植入设备,如起搏器,以消除对电池的需求

这项研究的领导者、药物发现布拉瓦尼克中心的创始主任埃胡德·加吉特教授解释说:“胶原蛋白是人体内最常见的蛋白质,约占人体所有蛋白质的30%。它是一种具有螺旋结构和各种重要物理性质的生物材料,如机械强度和柔韧性,在许多应用中都很有用。然而,由于胶原蛋白分子本身又大又复杂,研究人员长期以来一直在寻找一种基于胶原蛋白的蛋白质——一种非常简单、短而简单的基于白色并表现出类似特征的分子。大约一年半前,我们的团队在《自然材料》杂志上发表了一项研究。我们利用纳米技术设计了一种新的生物材料来满足这些要求。它是一种三肽——一种称为Hyp-Phe-Phe的非常短的分子,仅由三种氨基酸组成——通过简单的自组装可以形成类似于胶原蛋白的螺旋结构。这种结构是灵活的,具有与钛相同的强度。在目前的研究中,我们试图测试我们开发的新材料是否具有胶原压电的另一个特性。压电是材料在机械力作用下产生电流和电压的能力,反之亦然,是材料在电场作用下产生机械力的能力。“

在这项研究中,研究人员创造了工程材料的纳米结构,并借助先进的纳米技术工具对其施加机械压力。实验表明,这种材料确实会因压力而产生电流和电压。此外,只有几百纳米的微结构显示出最高的到目前为止发现的许多压电性能,可以与当今市场上常见的压电材料进行比较,这些压电性能与之相当或优于它们。

研究人员认为,在纳米材料中发现这种压电强度具有重要意义,因为它证明了工程材料可以在下一步,研究人员计划利用结晶学和计算量子力学来了解材料的压电行为。深入了解使晶体精密工程能够用于制造生物医学设备。

加齐特教授说:我们今天知道的大多数压电材料都是有毒的含铅材料或聚合物,这意味着它们对环境和人体不友好。然而,我们的新材料是完全生物的,因此它们适合在体内使用。例如,由这种材料制成的设备可以取代为心脏起搏器等植入物提供能量的电池,但它应该不时更换。身体运动——如心跳、下颌运动、排便或身体内任何其他有规律的运动——将给装置充电并持续激活植入物。“

现在,作为持续研究的一部分,研究人员正在寻求了解工程材料的分子机理,以实现其巨大潜力。此外,他们还将这一科学发现转化为应用技术。在现阶段,尽管医疗设备的发展很重要,但Ga教授齐特强调:“环保压电材料,例如我们在广泛领域开发的巨大潜力,因为它们利用使用的机械力产生绿色能源。“例如,在街上行驶的汽车可以打开路灯。这些材料也可能取代广泛使用的含铅压电材料,但这将引起人们对有毒金属泄漏到环境中的担忧

你可能还喜欢

发表评论

您的电子邮件地址将不会发布。

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据