新型人造肌肉或将能成为最好的植入物

研究人员已经开发出一种新型的人造肌肉,它完全由天然蛋白质制成。对环境变化的反应使得这种肌肉能够按需弯曲,这可能使它在植入物、假肢或机器人方面发挥作用。尽管人造肌肉是一项非常有前景的技术,但大多数时候它们仍有点过于人工化,通常由塑料…

研究人员已经开发出一种新型的人造肌肉,它完全由天然蛋白质制成。对环境变化的反应使得这种肌肉能够按需弯曲,这可能使它在植入物、假肢或机器人方面发挥作用。尽管人造肌肉是一项非常有前景的技术,但大多数时候它们仍有点过于人工化,通常由塑料、尼龙、橡胶、蜡质碳纳米管和类似材料制成。

这可能使它们对机器人来说没有问题,但天然蛋白质可以使它们更适合在人体内使用。

在这项新研究中,弗莱堡大学的研究人员创造了完全“基于生物”的人工肌肉。它们是由弹性蛋白制成,弹性蛋白是一种天然蛋白质,能使皮肤和血管等组织具有弹性。从这个出发点出发,该团队制作了两种蛋白质的变体,对不同的刺激–温度和酸度的波动做出反应。然后,这些蛋白质被分层组合起来以创造出一种肌肉,它在应对一种刺激时向一个方向弯曲,而在应用另一种刺激时则向另一个方向弯曲。

新型人造肌肉或将能成为最好的植入物

最终的结果是一个由亚硫酸钠驱动的人造肌肉,由于振荡的化学反应,它可以有节奏地移动。这个过程可以通过将温度设置为20°C来启动,然后pH值平衡的变化将使肌肉循环地来回收缩。该循环可以通过改变温度再次关闭。由于这使得肌肉通过改变其结构而变得相当可编程,因此它们的运动可以被设定在一个特定的方向以响应某种刺激。

除了在软体机器人或假肢方面的潜在应用外,该团队表示这种新型人造肌肉具有生物相容性,因此它可以跟特定组织相匹配并在体内用于植入或重建医学。

这项研究的论文通讯作者Stefan Schiller博士说道:“由于它来自天然存在的蛋白质弹性蛋白并由我们通过生物技术手段生产,我们的材料以高可持续性为标志,这也跟技术应用有关。未来,这种材料可以进一步发展以应对其他刺激如环境中的盐浓度,并消耗其他能量来源如来自生物质的苹果酸。”

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