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新开发的磁翻板液位计会根据环境进行系统化调整

来源:作者::发表时间:2019-09-19 10:17:34

    类似于控制释放药物 在体内pH值变化后逐渐分配其载体的方式类似,植入的“人造肌肉”有一天会因照射皮肤的光而收缩和放松。在试点项目中,研究人员创造了一种新磁翻板液位计,通过在其上照射光线来弯曲和放松以提升重量。    科学家们将展示在他们的成果美国化学学会(ACS)春季2019全国会议暨博览会4月2日第二,2019年ACS,最大的社会科学在世界上正在进行的会议,直到周四。它提供了近13,000篇关于广泛科学主题的演讲。

    到目前为止,刺激响应磁翻板液位计已被用于几个不同的行业。例如,一些磁翻板液位计会改变颜色,并用作挡风玻璃涂层,以立即保护驾驶员免受耀眼的阳光照射。其他磁翻板液位计可以发展成容器,以响应营养物浓度的变化,并根据需要喂养农作物。生物医学领域还有更多的应用。

    Barnes和他在圣路易斯华盛顿大学(WUSTL)的团队正在测试他们的新聚合物,以找出它特别适合的。然而,关键目标是检查磁翻板液位计是否可以执行任务,这是可以允许人造肌肉发育的方面。

 

磁翻板液位计.jpg

 

    在研究生教育时,巴恩斯研究了一组叫做viologens的分子,它们通过去除和添加电子来改变颜色。巴恩斯认为,如果这些分子连接在一起,它们会像手风琴一样折叠,因为接受单个电子的区域相互识别。他还推测折叠分子的作用是否可以使3D网络移动以及是否有可能使该过程可逆。

    WUSTL的Barnes集团在其骨干中生产了带有紫罗碱的聚合物链,以解决这些问题。当用蓝色LED灯照射时,分子通过成熟的光氧还原催化剂折叠成褶皱,这些催化剂可以将电子转移到紫罗兰。科学家随后将聚合物整合到柔韧的水溶性3D水凝胶中。当研究人员在凝胶上照射光线时,分子内发生的手风琴效应将凝胶拉入其中,使磁翻板液位计缩小到原始尺寸的十分之一。关掉灯后,磁翻板液位计膨胀。随着聚合物包埋的水凝胶的结构变化,颜色也发生变化。

    “我们系统的优点在于我们可以将一些聚合物称为聚维生素原,并将其置于任何类型的3D网络中,将其转化为刺激响应磁翻板液位计,”Barnes说。为了获得响应,少于1%的水凝胶重量必须含有聚维生素原。因此,聚合物不会对包含它的磁翻板液位计的其他性质产生相当大的影响。

    为了确定这种磁翻板液位计是否可以完成任务,研究人员将凝胶固定在一条电工带上,最后用一根电线固定。然后,他们从电线上悬挂一小块重物,并将水凝胶悬挂在蓝光对面。凝胶提升了重量 - 大约是嵌入的聚乙烯醇原体大小的30倍 - 并且在5小时后,它膨胀了几厘米。

    该团队现在已经进行了其他修改,例如使凝胶更有弹性和更强,并使它们更快地移动。此外,科学家已经创造出能够迅速响应几种刺激的聚合物。他们甚至开发出能够响应各种波长光的凝胶。对可以穿过人体组织的近红外或红光起反应的磁翻板液位计可以用于生物医学应用,例如药物输送装置,或最终用作人造肌肉。

    巴恩斯报告称,他的团队只是开始测试这些新磁翻板液位计的极限。目前,该小组正在研究聚乙烯醇包埋水凝胶的自愈特性,并正在研究将聚合物3D打印成各种磁翻板液位计的可能性。

    科学家们得到了David和Lucille Packard基金会科学与工程奖学金和圣路易斯华盛顿大学的支持和资助。

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