Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Para saintis membuat penyelidikan 'jeli' berkembang seperti tisu biologi

Anonim

Para saintis dari Universiti Teknologi Nanyang, Singapura (NTU Singapura) dan Carnegie Mellon University (CMU) telah menemui cara untuk mengarahkan pertumbuhan hidrogel, bahan seperti jeli, untuk meniru struktur dan bentuk tisu tumbuhan atau haiwan.

iklan


Penemuan pasukan, yang diterbitkan dalam Prosiding Akademi Sains Kebangsaan hari ini, mencadangkan aplikasi baru dalam bidang seperti kejuruteraan tisu dan robotik lembut di mana hidrogel biasa digunakan. Pasukan itu juga telah memfailkan paten di CMU dan NTU.

Secara semula jadi, tisu tumbuhan atau haiwan dibentuk sebagai biomassa baru ditambah kepada struktur sedia ada. Bentuk mereka adalah hasil dari bahagian-bahagian yang berbeza dari tisu-tisu yang berkembang pada kadar yang berbeza.

Meniru tingkah laku tisu biologi ini, pasukan penyelidik yang terdiri daripada para saintis CMU, Changjin Huang, David Quinn, K. Jimmy Hsia dan Presiden NTU, Prof. Subra Suresh, menunjukkan bahawa melalui manipulasi kepekatan oksigen, seseorang dapat mengawal dan mengawal kadar pertumbuhan hidrogel untuk membuat bentuk 3D kompleks yang dikehendaki.

Pasukan mendapati bahawa kepekatan oksigen yang tinggi memperlambat penyambungan bahan kimia di hidrogel, menghalang pertumbuhan di kawasan tertentu.

Kekangan mekanikal seperti dawai lembut, atau substrat kaca yang secara kimia mengikat dengan gel, juga boleh digunakan untuk memanipulasi pemasangan diri dan pembentukan hidrogel ke dalam struktur kompleks.

Struktur organ yang kompleks adalah penting untuk menjalankan fungsi badan khusus. Sebagai contoh, usus kecil manusia ditutup dengan lipatan mikroskopik yang dikenali sebagai villi, yang meningkatkan kawasan permukaan usus untuk penyerapan nutrien yang lebih efisien.

Teknik baru berbeza daripada kaedah sebelumnya yang mencipta struktur 3D dengan menambah / mencetak atau menolak lapisan bahan. Namun, teknik ini bergantung pada polimerisasi monomer berterusan di dalam hidrogel berliang, sama seperti proses pembesaran dan pembiakan sel hidup dalam tisu organik. Kebanyakan sistem hidup mengamalkan model pertumbuhan berterusan, jadi teknik baru yang meniru pendekatan ini berpotensi menjadi alat yang kuat untuk penyelidik mempelajari fenomena pertumbuhan dalam sistem hidup.

"Kawalan yang lebih besar terhadap pertumbuhan dan penghimpunan diri hidrogel ke dalam struktur kompleks menawarkan pelbagai kemungkinan dalam medan dan bidang robotika. Salah satu medan yang dapat bermanfaat ialah kejuruteraan tisu, di mana matlamatnya adalah menggantikan tisu biologi yang rosak, seperti lutut pembaikan atau pencipta buatan tiruan, "kata Profesor Subra Suresh, yang akan mengambil alih jawatan sebagai Presiden NTU pada 1 Januari 2018.

Kawalan hidrogel dikawal pertumbuhan dan struktur juga berguna dalam kajian dan pembangunan elektronik fleksibel dan robotik lembut, memberikan fleksibiliti yang lebih tinggi berbanding dengan robot konvensional, dan meniru bagaimana organisma hidup bergerak dan bertindak balas terhadap persekitaran mereka.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Universiti Teknologi Nanyang . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Changjin Huang, David Quinn, Subra Suresh, K. Jimmy Hsia. Pengkomputeran molekul terkawal struktur tiga dimensi kompleks dalam bahan lembut . Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, 2017; 201717912 DOI: 10.1073 / pnas.1717912115