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생체모방의 영향으로 연구자들은 골절을 복구하기 위해 재생되는 생분해성 물질을 개발하고 있습니다. 예를 들어 기계 팔다리에 사용할 수 있습니다.

미국 애리조나 주립 대학의 연구원들은 일종의 "형상 기억"을 가진 폴리머로 구성된 물질을 개발했습니다. 이 생분해성 물질은 부착된 물체의 원래 모양을 모방합니다. 그런 다음 이 폴리머를 광섬유 네트워크(특정 재료의 손상을 감지할 수 있음)에 통합한 다음 적외선 레이저를 사용하여 손상된 영역에 열 자극을 가합니다.

생성된 열은 차례로 경화 및 재생 메커니즘을 자극합니다. 재료가 손상되면 자가 치유 과정을 통해 원래 강도의 96%까지 회복할 수 있습니다. 연구원들에 따르면, 이 시스템은 손상된 연결부를 재생산하지 않고 파손된 부분을 최대한 원래 모양에 가깝게 리모델링합니다. 이 재료는 손상되거나 노후화된 구조 및 재료의 지속적인 교체 또는 수리 필요성을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다.

이미지: 작동 중인 "형상 기억"이 있는 폴리머. 빨간색 영역은 광섬유 네트워크가 작용하여 재료가 원래 모양을 취하도록 자극하는 위치를 나타냅니다.

뼈 기능

과학적 연구는 손상을 감지하고 뼈의 증식을 방해하고 특정 세포를 통해 손상된 뼈를 리모델링하고 재생하는 뼈의 기능을 "복사"함으로써 생체모방에서 영감을 받았습니다. 뼈 재형성에 기여하는 세포는 다음과 같습니다: 뼈 조직을 재흡수하고 재형성하는 파골세포; 및 뼈 조직의 형성을 담당하는 조골세포와 유형 I 콜라겐과 같은 뼈 기질을 구성하는 일부 단백질(페이지 하단의 비디오에서 작동 방식을 더 잘 이해).

같은 기관의 다른 연구는 "본본"의 개발에 도움이 될 수 있습니다. 그녀는 고도로 보존된 뼈의 나노구조 블록인 광물화된 콜라겐 섬유에 집중했습니다. 분자 역학 시뮬레이션과 이론적 분석의 조합을 통해 연구자들은 이러한 섬유의 나노구조적 특성이 높은 강도와 ​​큰 변형을 견딜 수 있는 능력을 제공한다는 것을 관찰했습니다. 결과적으로, 광물화된 콜라겐 섬유는 리모델링을 허용하는 데 필수적일 수 있는 거시적 조직 실패를 일으키지 않고 미세 균열을 견딜 수 있습니다.

재료 적용

혁신이 더 발전하고 여러 테스트를 통과하면 기계적 팔다리 생산에서 뼈를 대체하는 데 사용되는 화합물과 같이 많은 스트레스를 받을 수 있는 강하고 가벼운 재료의 구성에 사용할 수 있습니다. , 그리고 새로운 재료의 생성에서.