--Quảng cáo---
--Quảng cáo---

Chế tạo mô nhân tạo siêu bền từ hydrogel

THÁI BẰNG - 09:00 06/03/2021

(khoahocdoisong.vn) - Các nhà khoa học vật liệu Mỹ đã phát triển một phương pháp mới tạo ra vật liệu sinh học tổng hợp mô phỏng cấu trúc bên trong, tính co giãn, sức mạnh và độ bền của gân cùng các mô sinh học khác.

Vật liệu sinh học mạnh hơn các mô tự nhiên

Các nhà khoa học vật liệu (Đại học California tại Los Angeles) UCLA nghiên cứu phát triển một quy trình nhị hướng tăng cường sức mạnh của vật liệu  hydrogel hiện có, có thể được sử dụng để chế tạo gân, dây chằng, sụn nhân tạo, có khả năng chịu lực hơn 10 lần so với các mô tự nhiên.

Hydrogel tiên tiến được nghiên cứu để chế tạo gân nhân tạo trong cơ thể con người.

Mặc dù hydrogel chứa chủ yếu là nước với một ít hàm lượng thể rắn (khoảng 10% polymer), nhưng vật liệu này bền hơn kevlar và cao su, dù cả hai đều là 100% polymer.

Kết quả mang tính đột phá này chưa từng đạt được đối với các polymer ngậm nước trước đây. Những hydrogel mới, chế tạo theo phương pháp này có thể cung cấp lớp phủ cho các thiết bị y tế được cấy ghép hoặc đeo để cải thiện sự vừa vặn, thoải mái và hiệu suất lâu dài của chúng.

Ximin He, phó giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu Trường Kỹ thuật Samueli UCLA cho biết: “Công trình này mở ra một hướng phát triển mới đầy hứa hẹn chế tạo các vật liệu sinh học nhân tạo ngang bằng hoặc mạnh hơn những mô sinh học tự nhiên”.

Hydrogel là một loại vật liệu được biết đến rộng rãi, có cấu trúc bên trong tạo thành từ những polymer hoặc gel ngậm nước liên kết đan chéo nhau. Vật liệu này có những tính chất đầy hứa hẹn để sử dụng làm mô thay thế, khép các vết thương tạm thời hoặc được sử dụng như một giải pháp y tế lâu dài hay thậm chí vĩnh viễn. Gel có thể được sử dụng để chế tạo các chi tiết cho robot mềm và thiết bị điện tử mang đeo. Nhưng các hydrogel hiện nay không đủ độ cứng, đàn hồi hoặc bền để mô phỏng hoặc thay thế những mô, cần thường xuyên di chuyển và uốn cong khi chịu trọng lượng lớn.

Để giải quyết những trở ngại này, nhóm nhà nghiên cứu UCLA đã sử dụng kết hợp những phương pháp kỹ thuật phân tử và cấu trúc, trước đây chưa từng được sử dụng phối kết hợp để chế tạo hydrogel. Đầu tiên, các nhà khoa học sử dụng một phương pháp mới, được gọi là "đúc đông hóa" - một quá trình làm đông cứng để tạo ra những polymer xốp và đậm đặc, tương tự như một miếng bọt biển. Sau đó, nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp xử lý "muối hóa" nhằm tập hợp và kết tinh các chuỗi polyme thành những sợi phân tử bền vững.

Những hydrogel mới tạo hình thành hàng loạt các cấu trúc kết nối với nhiều quy mô khác nhau - từ cấp độ phân tử cho đến vài mm. Hệ thống phân cấp của nhiều cấu trúc này tương tự như cấu trúc của các mô sinh học, khiến vật liệu mới bền hơn và co giãn hơn.

Gân sinh học tự nhiên và gân nhân tạo.

Rất tương thích với cơ thể

Các nhà khoa học đã chứng minh được, phương pháp linh hoạt này có khả năng tùy biến cao và có thể tái tạo các loại mô mềm khác nhau trong cơ thể con người.

Nhóm nghiên cứu sử dụng polyvinyl polyvinyl alcohol (một loại polymer tổng hợp hòa tan trong nước), vật liệu đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ phê chuẩn để làm nguyên mẫu hydrogel trong công trình nghiên cứu. Các nhà khoa học kiểm tra độ bền của nguyên mẫu hydrogel và không phát hiện có dấu hiệu hư hỏng sau hơn 30.000 chu kỳ thử nghiệm độ giãn. Dưới ánh sáng, hydrogel mới phản quang lung linh sống động, tương tự như gân thật, xác nhận cấu trúc micro/nano được hình thành trong gel.

Cấu trúc và màu sắc hydrogel mới chế tạo tương tự như cấu trúc của gân trong cơ thể.

Ngoài những ứng dụng y sinh, quy trình tiên tiến có thể có tiềm năng ứng dụng cho các máy phẫu thuật hoặc điện tử sinh học, hoạt động vô số chu kỳ. Quy trình này cũng có thể được sử dụng trong in 3D cho các cấu hình phức tạp, không thể thực hiện được trước đây, nhờ tính linh hoạt của hydrogel.

Thực tế thí nghiệm, nhóm nghiên cứu chứng minh được, những cấu trúc hydrogel in 3D có thể biến đổi thành những hình dạng khác khi có những thay đổi về nhiệt độ, nồng độ axit hoặc độ ẩm. Khi hoạt động như mô cơ nhân tạo, hydrogel đàn hồi hơn nhiều và có thể tạo ra lực mạnh hơn mô cơ tự nhiên của con người nhưng lại rất tương thích sinh học với cơ thể.

  • Tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa: Những chi tiết về sứ mệnh Kiên trì (Perseverance)
    Công nghệ- Thái Bằng - 17:02 19/02/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Ngày 18/2, xe lữ hành thám hiểm Kiên trì (Perseverance) của NASA hạ cánh xuống sao Hỏa và truyền những bức ảnh đầu tiên của sứ mệnh. Được phóng vào mùa hè năm 2020, chương trình này nhằm mục đích khám phá những dấu hiệu sự sống cổ đại trên sao Hỏa, thu thập các mẫu đá và đá quý và sau này gửi trở lại Trái đất.

(0) Bình luận
Nổi bật Khoa học & Đời sống
Đại biểu Quốc hội nói về đổi mới giáo dục: Giáo viên mới là yếu tố quyết định thành công
Giáo dục- Mai Loan - 11:00 12/04/2021
(khoahocdoisong.vn) - Để việc đổi mới giáo dục phổ thông có kết quả tốt đẹp thì đừng “loay hoay” quá nhiều ở câu chuyện chương trình và SGK, mà hãy quan tâm xây dựng đội ngũ nhà giáo, đây mới là yếu tố quyết định thành công - đó là chia sẻ của đại biểu Quốc hội Nguyễn Thị Mai Hoa (đoàn Đồng Tháp), Ủy viên Thường trực Ủy ban Văn hóa giáo dục, thanh niên, thiếu niên và nhi đồng của Quốc hội.
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---
  • Những thay đổi sau khi kiện toàn bộ máy lãnh đạo chủ chốt
    Thời sự- Hoài Thu - 12:33 12/04/2021
    Sau bước kiện toàn cuối cùng tại kỳ họp Quốc hội, bộ máy lãnh đạo chủ chốt có nhiều thay đổi. Trong 18 ủy viên Bộ Chính trị khóa XIII, 9 người được giao đảm đương trọng trách mới.
  •  Rà soát chống bán phá giá thép mạ Trung Quốc và Hàn Quốc
    Kinh tế- VAN - 12:00 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Cục Phòng vệ thương mại (Bộ Công Thương) vừa có thông báo về việc tiếp nhận hồ sơ yêu cầu rà soát cuối kỳ của việc áp dụng biện pháp chống bán phá giá (CBPG) đối với một số sản phẩm thép mạ có xuất xứ từ Trung Quốc và Hàn Quốc.
  • Sạn mật, sạn gan nên dùng râu ngô
    Khỏe- Lương y Nguyễn Văn Phúc - 11:45 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Râu ngô nằm phía trong, dọc thân bắp ngô có màu tươi sáng, loại râu khô phía ngoài có màu khô đen thường dính bụi bẩn không dùng. Râu ngô có vị ngọt nhạt, tính mát, vào kinh bàng quang có tác dụng lợi tiểu, tiêu thũng, thông lợi mật, thanh huyết nhiệt, bình can, thoái hoàng. Chủ trị các chứng tiểu gắt, tiểu buốt, bí tiểu do sạn thận, các chứng hoàng đản vàng da do ứ mật, chân tay sưng phù, huyết áp cao.
  • Giảm xuất khẩu để bình ổn giá phân bón
    Thị trường- Vân Bùi - 11:00 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Vụ Hè Thu đang tới gần nhưng giá phân bón trong nước vẫn ở mức cao, không biến động. Để giá phân bón bình ổn và giảm trong thời gian tới, cần đảm bảo nguồn cung sản phẩm ra thị trường, tránh tâm lý lo lắng thiếu hàng hóa của người nông dân.
  • "Chỉ 20% người thắng trong cơn sốt đất"
    Kinh tế- Hạ Vy - 10:49 12/04/2021
    Đó là khẳng định của ông Nguyễn Minh Khang, Tổng giám đốc LDG Group tại toạ đàm “Tỉnh táo trong cơn sốt đất” do báo Người Lao Động tổ chức mới mới đây tại Tp.HCM.
  •  Ứng dụng chọn quần áo qua mạng
    Sản phẩm hữu ích- Khánh Ly - 10:30 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Một nền tảng công nghệ sử dụng trí tuệ nhận tạo giúp các khách hàng chọn được những bộ đồ phù hợp nhất với vóc dáng của mình trong tủ đồ online với vô vàn bộ quần áo, do nhóm startup Việt Nam Tăng Ngọc Hải Sơn thiết kế.
  • "Thuốc gia truyền 3 đời": Coi chừng tiền mất tật mang
    Khỏe- Thúy Nga (ghi) - 09:45 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Tình trạng quảng cáo rầm rộ trên mạng xã hội Facebook, Youtube... về phong trào “nhà tôi 3 đời chữa khỏi bệnh…” khiến nhiều người nghe theo. Vậy, thực tế thuốc 3 đời có tác dụng chữa bệnh ra sao? KH&ĐS có cuộc trò chuyện với TTND.BS Nguyễn Xuân Hướng, nguyên Chủ tịch Hội Đông y Việt Nam về vấn đề này.
  •  Vật liệu 2D có thể thay đổi công nghệ lưu trữ dữ liệu
    Công nghệ- Thái Bằng - 09:45 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Kể từ khi phát hiện ra graphene vào năm 2004, giúp các nhà phát minh đoạt giải Nobel và hình thành lĩnh vực nghiên cứu vật liệu mới - vật liệu hai chiều (2D) dày một nguyên tử hứa hẹn sẽ tạo ra một cuộc cách mạng công nghệ nhờ những đặc tính độc đáo và kỳ lạ.
  •  Bấm huyệt để tăng trí nhớ
    Khỏe- Lương y Hoàng Duy Tân - 09:30 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Bằng cách đơn giản là nhấn vào huyệt phong phủ và kích thích khu phản xạ đầu cổ và thận không chỉ giúp cải thiện trí nhớ mà còn phòng tránh bệnh: Thiếu máu não, suy giảm chức năng tuần hoàn não.
  • Rau ngót giàu dinh dưỡng
    Dinh dưỡng học đường- Lương y Xuân Hoàng - 09:15 12/04/2021
    (khoahocdoisong.vn) - Rau ngót được trồng phổ biến khắp mọi miền đất nước.Đây là loại rau giàu dinh dưỡng, nhiều chất xơ, tốt cho cả trẻ em và người lớn.
POWERED BY ONECMS - A PRODUCT OF NEKO