受贻贝启发的粘合剂可在植入物和骨骼之间建立粘合关系

受贻贝启发的粘合剂可在植入物和骨骼之间建立粘合关系3D打印机将多巴胺基粘合剂应用到髋关节的三维钛轴上图/弗劳恩霍夫CMI人工髋关节等植入物的问题之一是，随着时间的推移，钛植入物会从与其粘合的骨头上脱落。这时就需要进行第二次手术来重新连接或更换植入物。多年来，不同的研究小组一直在寻找避免这种情况发生的方法。由贻贝启发的胶水是最新也是最有趣的例子之一。这种生物相容性物质由德国弗劳恩霍夫研究小组的科学家开发，可以直接用三维打印技术打印到钛植入物的曲面上，确保植入物/骨界面的涂层均匀。它主要由含有多巴胺的合成聚合物组成。多巴胺分子是二羟基苯丙氨酸的化学类似物（即具有相似的结构），而二羟基苯丙氨酸是贻贝产生的关键氨基酸，是其天然粘合剂的一部分。这种胶水还含有矿物质颗粒、蛋白质和信号分子等添加剂，可使患者的身体将其识别为类似骨骼的物质。因此，邻近骨组织的细胞很容易长入其中，据说这样就能确保牢固持久的粘合。此外，多巴胺还具有抗菌作用，可最大限度地降低植入部位的感染几率。最后，这种胶水还可以改性，只有在紫外线照射下才会硬化。这意味着外科医生可以慢慢地对准植入物，然后在植入物完全就位后用紫外线灯将其锁定。今后，还可以打开或关闭粘合效果，以便在必要时重新定位种植体。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402677.htm

新型粘合剂可按需生效 甚至可在水下切换状态

新型粘合剂可按需生效甚至可在水下切换状态设计粘合剂意味着要平衡两种相互冲突的特性--粘合的好坏和分离的难易程度。显然，提高其中一项通常会牺牲另一项。理想的胶水应该是在使用过程中保持牢固，但在出现错误或产品不再有用时又能按需释放。现在，日本国立材料科学研究所（NIMS）的科学家们开发出了一种可以做到这一点的粘合剂。其中的关键成分是咖啡酸，它可以在不同波长的光线下形成和破坏交联。在这种情况下，研究小组制作了一种含有咖啡酸的聚合物，将其涂在表面上，然后将其暴露在波长为365纳米（nm）的紫外线下。这样就能将其固化成一层坚固的薄膜，在室温下保持牢固，剪切粘附强度高达7.2兆帕。当不再需要这种粘附力时，可将薄膜暴露在254纳米紫外线下，紫外线会破坏交联，使其恢复原状。这样，它就不会在表面上留下任何残留物，也不会失去任何粘合特性，基本上可以像新的一样重复使用。研究人员对这种粘合剂进行了一系列测试，包括反复弯曲样品和举起40千克（88磅）重物。在其他测试中，他们用这种粘合剂修复破裂的硅管，然后用高压水冲洗硅管，没有发现任何泄漏。在后续测试中，研究小组证明它甚至可以在水下使用。在粘合剂中嵌入了磁性纳米粒子，当施加磁场时，磁性纳米粒子就会升温，从而将粘合剂与基底融为一体。研究小组说，这种材料的应用范围很广，可以让产品在使用寿命结束后更容易地拆卸成部件，并转化成新产品。这项研究发表在《先进功能材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374539.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374539.htm

新研发的植物胶水在水下的粘合效果会变得更强

新研发的植物胶水在水下的粘合效果会变得更强这种无毒粘合剂由印第安纳州普渡大学的古德伦-施密特（GudrunSchmidt）副教授及其同事研制。它主要由玉米蛋白（一种从玉米中提取的蛋白质）和单宁酸（从橡树树皮的虫瘿中提取）制成。将胶水夹在两个物体之间，然后将其置于水下，最初会形成一层薄薄的表皮。只要用手指或其他类似的东西刺破它，就能打破这层薄皮。这样，周围的水就能进入胶水，增加其粘合强度。在水温约为30ºC（86ºF）时，粘合力达到最大。虽然这种反应的确切原因尚不完全清楚，但施密特指出，单宁酸是粘附表面的主要原因，而且这种酸的分子与贻贝在水下用来粘附岩石的天然胶水中的分子有相似之处。整个粘合过程与准备水煮蛋的过程并无二致。施密特告诉我们："当你把一个生鸡蛋扔进温水中时，鸡蛋周围会形成一层明显的表皮，而里面还是生的。如果水温不高不低，鸡蛋周围的蛋皮就会很薄，用叉子尖就能轻易打破[......]如果你现在把水煮蛋挤在两片面包之间，那么你或多或少就完成了我们把一团胶水夹在两块基板之间的工作"。这个类比还更进一步，如果加热三明治，鸡蛋就会变硬，把两片面包粘在一起。施密特补充说，这种胶水很容易在实验室外利用廉价的可持续原料制成。它最终可应用于建筑业、生物医学/牙科手术，甚至珊瑚礁的修复等领域。有关这项研究的论文最近发表在《ACS应用材料与界面》（ACSAppliedMaterialsandInterfaces）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383443.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383443.htm

Nothing phone（1）拆解视频 揭示了Glyph灯组的内部结构

Nothingphone（1）拆解视频揭示了Glyph灯组的内部结构如果近期有任何设备值得观看拆解，那肯定就是NothingPhone（1）了，因为它独特的背部LED灯组提起了不少人的兴趣。在最近上传到JerryRigEverything的YouTube频道的视频中，NothingPhone(1)在进行了刮擦、弯曲和燃烧测试后又被拆解。NothingPhone(1)是一个独特的设备，因为它有一个专门用于设备审美的部件。Glyph灯组是由数百个微小的独立LED灯组成的。在去除外层玻璃周围的粘合剂后，我们终于可以看到NothingPhone（1）是如何被固定在一起的。首先，NothingPhone（1）背面的所有部分都是由覆盖整个设备背面的塑料板组成。在拆掉其中一些面板（其中一些仅由胶粘剂固定）、Glyph灯的导光板以及固定其余部分的螺丝后，我们终于可以看到手机的内部。YouTube主持人赞扬了胶粘剂拉片的使用，这使得更换磨损的电池变得容易。LED灯、按钮和端口等个别部件似乎可以更换，但难点在于拆卸设备需要去除后面板的粘合剂，并拆解Glyph组件。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304065.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304065.htm

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案这幅插图重点展示了两种水凝胶（蓝色显示）如何通过壳聚糖薄膜（橙色显示）以不同方式结合在一起。形成的粘结异常牢固，可以抵抗高张力。资料来源：PeterAllen、RyanAllen和JamesC.Weaver。在临床实践中，水凝胶已被用于抗病原体的治疗性给药，眼科中的眼内镜、隐形眼镜和角膜假体，组织工程和再生中的骨水泥、伤口敷料、凝血绷带和三维支架。然而，水凝胶聚合物之间的快速强力粘附仍是一项尚未解决的需求，因为传统方法往往会在粘附时间超过预期后导致粘附力减弱，而且依赖于复杂的程序。实现聚合物的快速粘合可以带来许多新的应用，例如，可以对水凝胶的硬度进行微调，使其更好地贴合特定组织；按需封装用于医疗诊断的柔性电子器件；或为身体难以包扎的部位制作自粘性组织包裹。现在，哈佛大学维斯生物启发工程研究所（WyssInstituteforBiologicallyInspiredEngineering）和哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院（JohnA.PaulsonSchoolofEngineeringandAppliedSciences，SEAS）的科学家们利用壳聚糖薄膜创造出了一种简单而多用途的方法，可以立即有效地粘合由相同或不同类型的水凝胶和其他聚合物材料制成的层。他们成功地将新方法应用于几个尚未解决的医学问题，包括组织的局部保护性冷却、血管损伤的密封，以及防止本不应相互粘连的身体内部表面发生不必要的"手术粘连"。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。"壳聚糖薄膜具有在体内和体外有效组装、微调和保护水凝胶的能力，为创造再生医学和外科护理设备提供了许多新机会，"该研究的资深作者、Wyss研究所创始核心成员DavidMooney博士说，"壳聚糖薄膜的应用速度快、简便、有效，使其成为用途广泛的工具和组件，可在手术过程中通常很短的时间内完成体内组装过程，并可在制造设施中简单地制造复杂的生物材料结构。"穆尼还是SEAS的罗伯特-平卡斯家族生物工程学教授。工程学的新纽带过去几年来，穆尼在威斯研究所和SEAS的团队开发出了"强韧粘合剂"，这是一系列再生医学方法，使用可拉伸水凝胶，通过强力粘附在湿组织表面并符合组织的机械特性，促进伤口愈合和组织再生。"精确配制的韧性粘合剂和非粘性水凝胶为我们和其他研究人员提供了改善病人护理的新机会。但是，为了将它们的功能更进一步甚至更多步，我们希望能够将两种或更多水凝胶组合成更复杂的组合体，并以简单的过程快速、安全地实现这一目标，"共同第一作者、前Wyss研究助理BenjaminFreedman博士说，他与穆尼一起带头开发了几种强韧粘合剂。现有的即时粘合水凝胶或弹性体的方法有明显的缺点，因为它们依赖于有毒胶水、表面化学功能化或其他复杂的程序。通过生物材料筛选方法，研究小组确定了完全由壳聚糖制成的桥接薄膜。壳聚糖是一种含糖聚合物，可以很容易地从贝类的甲壳素外壳中提取出来，目前已被广泛应用于商业领域。例如，它目前被用于处理种子和农业生物杀虫剂、防止酿酒过程中的腐败、自愈合涂料以及医疗伤口管理。研究小组发现，壳聚糖薄膜通过与传统水凝胶粘合方法不同的化学和物理相互作用，实现了水凝胶快速而牢固的粘合。壳聚糖的糖链不是通过单个原子之间的电子共享（共价键）来产生新的化学键，而是通过静电作用和氢键（非共价键）迅速吸收水凝胶层之间的水分，并与水凝胶的聚合物支架缠结在一起，形成多个键。这使得水凝胶之间的粘合力大大超过传统的水凝胶粘合方法。首次应用为了证明他们的新方法具有广泛的潜力，研究人员把重点放在了非常不同的医疗挑战上。他们的研究表明，用壳聚糖薄膜改性的韧性粘合剂现在可以很容易地缠绕在受伤手指等圆柱形物体上，作为自粘绷带提供更好的伤口护理。由于壳聚糖键合水凝胶的含水量高，因此应用这种水凝胶还可以局部冷却下层人体皮肤，这在未来可能会成为烧伤治疗的替代疗法。研究人员还将表面经过壳聚糖薄膜修饰的水凝胶（坚韧的凝胶）无缝地包裹在肠道、肌腱和周围神经组织上，而不与组织本身粘合。"这种方法为在手术过程中有效隔离组织提供了可能，否则会形成'纤维粘连'，有时会造成破坏性后果。"Freedman解释说："预防纤维粘连是一项尚未满足的临床需求，而商业技术还无法充分满足这一需求。"在另一项应用中，他们在一种坚韧的凝胶上铺设了一层薄薄的壳聚糖薄膜，这种凝胶已经作为伤口密封剂置于受伤的猪主动脉上，以增加绷带的整体强度，因为绷带暴露在血管中血液搏动的周期性机械力之下。"戴夫-穆尼研究小组的这项研究为生物医学水凝胶设备的工程设计增添了一个新的维度，它可以为再生医学和外科医学中尚未解决的紧迫问题提供优雅的解决方案，让许多病人从中受益，"Wyss创始董事、医学博士唐纳德-英格伯（DonaldIngber）说，他同时也是哈佛医学院和波士顿儿童医院血管生物学朱达-福克曼（JudahFolkman）教授和SEAS生物启发工程汉斯约格-威斯（HansjörgWyss）教授。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424432.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424432.htm

受贝壳启发 一种水泥复合材料的柔韧性提高了19倍

受贝壳启发一种水泥复合材料的柔韧性提高了19倍大自然以利用有限、适度的材料开发轻质而坚韧的材料而闻名，这些材料被排列成巧妙的结构。以珍珠质为例。一些软体动物贝壳闪闪发光的内层通常被称为珍珠母，它是一种有机-无机复合材料，由硬质矿物文石的六角形薄片组成的三维砖墙图案，由柔软的超弹性生物聚合物粘合而成。虽然文石片非常脆，但生物聚合物的柔韧性使其能够在拉应力作用下滑动，从而使珍珠质成为一种坚韧的材料，能够在断裂前发生显著变形。现在，普林斯顿大学土木与环境工程系的研究人员通过模仿天然珍珠质的结构，创造出了一种新型的优质水泥复合材料。天然珍珠层由文石薄片组成，由一种超弹性生物聚合物粘合在一起这项研究的第一作者、普林斯顿大学工程系研究生沙山克-古普塔（ShashankGupta）说："软硬成分之间的协同作用是珍珠质具有非凡机械特性的关键。如果我们能设计出抵抗裂纹扩展的混凝土，我们就能让它变得更坚硬、更安全、更耐用。"为了制作珍珠状复合材料，研究人员用水泥浆片制作了六角形片材，并将其分层，中间用聚乙烯硅氧烷（PVS）隔开，聚乙烯硅氧烷是一种超弹性生物聚合物。然后用这种材料制成的横梁对复合材料的机械响应进行了测试，并与用固体（整体）浇注水泥浆制成的横梁进行了比较。研究人员对梁进行了缺口三点弯曲（3PB）试验，即在梁的中部向下施压，在两端向上施压，以评估抗裂性或断裂韧性。试验结果表明，水泥浆浇注的"硬"梁很脆；由于没有柔韧性（延展性），它们在达到失效点时突然完全断裂。相比之下，珍珠质复合梁的延展性是对照梁的19倍，断裂韧性是对照梁的17.1倍，而强度几乎相同。研究人员制作的珍珠质水泥复合材料示意图普林斯顿大学建筑材料与增材制造（AM2）实验室负责人、该研究的通讯作者雷扎-莫伊尼（RezaMoini）说："我们的生物启发方法不是简单地模仿自然界的微观结构，而是学习其基本原理，并利用这些原理来指导人造材料的工程设计。使珍珠质外壳坚硬的关键机制之一是纳米级的片状滑动。在这里，我们重点研究了片剂滑动的机制，通过工程设计使水泥浆的内置表层结构与聚合物的特性以及它们之间的界面保持平衡。换句话说，我们有意在脆性材料中设计缺陷，以此在设计上使其变得更坚固"。当然，这些结果都是在实验室中得出的。研究人员计划在实际环境中测试生物启发水泥复合材料，并研究其机械性能是否可用于提高混凝土和瓷器等其他材料的抗裂性。这项研究发表在《先进功能材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434604.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434604.htm