Neue Formveränderliche Materialien Lassen Biomedizinische Implantate Im Laufe Der Zeit Verwandeln

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Formveränderliche materialien, die so programmiert werden können, dass sie sich im laufe der zeit verändern, könnten dazu führen, dass medizinische implantate sich innerhalb des körpers mit kontrollierter geschwindigkeit entfalten, wie eine neue studie zeigt.

Formveränderliche Materialien, die so programmiert werden können, dass sie sich im Laufe der Zeit verändern, könnten dazu führen, dass medizinische Implantate sich innerhalb des Körpers mit kontrollierter Geschwindigkeit entfalten, wie eine neue Studie zeigt.

Die Fähigkeit zur Formänderung kann den Forschern zufolge eine Vielzahl neuer Anwendungen ermöglichen und vorhandene erweitern. "Lebende Organismen machen das ständig", sagte der leitende Autor der Studie, Sergei Sheiko, Materialwissenschaftler an der University of North Carolina in Chapel Hill. "Vögel verändern die Form der Flügel, um das Starten und Landen zu ermöglichen."

Wissenschaftler haben im Laufe der Jahre viele verschiedene formverändernde Materialien entwickelt, die jedoch normalerweise einen externen Auslöser benötigten, damit die Strukturen ihre Form verändern können, beispielsweise die Einführung von Licht, Wärme, Strom oder Säure. Im Gegensatz dazu gibt es viele Situationen, in denen die Forscher möchten, dass ein Gegenstand seine Form ändert, ohne dass äußere Einflüsse erforderlich sind, die eine stabile Umgebung stören könnten. Zum Beispiel "unternimmt der menschliche Körper enorme Anstrengungen, um die Temperatur und den pH-Wert konstant zu halten", sagte Sheiko gegenüber WordsSideKick.com. [Die 9 interessantesten Transplantationen]

Sheiko und seine Kollegen haben jetzt Materialien entwickelt, die ihre Form nicht durch einen äußeren Abzug, sondern durch den Lauf der Zeit verändern. "Das ähnelt einer Kaffeemaschine oder einer Waschmaschine - Sie wählen den Timer und lassen ihn laufen", sagte er.

Diese Materialien besitzen zwei Netzwerke aus chemischen Bindungen, die als Gegenkräfte wirken. Ein Netzwerk ist elastisch und enthält die Energie, die den Formänderungsprozess antreibt, während das andere Netzwerk fließen kann und steuert, wie schnell ein Material seine endgültige Form erreicht. Durch das Variieren der Konzentrationen dieser Bindungen können die Forscher die Geschwindigkeit programmieren, mit der die Formänderung stattfindet und zwischen Sekunden und Stunden dauert.

In Versuchen gelang es den Wissenschaftlern, eine künstlich blühende Blume mit Blütenblättern zu schaffen, die sich nach und nach öffnete. "Die allgemeine Motivation dieser Arbeit bestand darin, synthetische Materialien mit Funktionen und Eigenschaften von lebendem Gewebe auszustatten", sagte Sheiko.

Die Temperatur kann diese Uhren beschleunigen oder verlangsamen. Dies sei "eine zusätzliche Möglichkeit, den Prozess zu kontrollieren", sagte Sheiko. "Dies kann für bestimmte Anwendungen nützlich sein."

Formveränderliche Materialien, die im Laufe der Zeit ihre Form verändern können, könnten die Entwicklung "biomedizinischer Implantate fördern, die so programmiert werden können, dass sie nach dem Einsetzen in den Körper ihre Form verändern", sagte Sheiko. Während die ursprüngliche Form eine nichtinvasive oder minimalinvasive Chirurgie begünstigen kann, kann sich die endgültige Form erweitern, um sich an die endgültige gewünschte Form eines Implantats anzupassen, sagte er.

Zukünftige Forschungen könnten untersuchen, wie eine Verzögerung vor der Formänderung kodiert wird, sagte Sheiko. "Das Programmieren einer Folge von mehreren Formen ist eine weitere Herausforderung", fügte er hinzu.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse heute (27. September) online in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Originalartikel zu WordsSideKick.com.


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