Loại vải mới co giãn thông minh lấy cảm hứng từ màng xương

Màng xương là một loại màng mô mềm bao phủ bề mặt bên ngoài của hầu hết các xương trong cơ thể. Bao gồm một sự kết hợp phức tạp của collagen, elastin và các protein cấu trúc khác, nó là một loại vật liệu rất bền chắc cung cấp cho xương thêm sức mạnh dưới các tác động cao. Hiện nay, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu đã bắt chước các thuộc tính của màng xương trong một loại vải "thông minh" có thể làm cơ sở cho các vật liệu chức năng tiên tiến với các ứng dụng trong mọi lĩnh vực như đồ bảo hộ, vận chuyển, y tế.

Ảnh minh họa

Các kỹ sư y sinh học tại Đại học New South Wales (UNSW) bắt đầu bằng cách ánh xạ các cấu trúc mô phức tạp của màng xương. Sau đó nhóm nghiên cứu xây dựng cấu trúc 3D trên máy tính và nhân rộng các thành phần chính của các mô để sản xuất những nguyên mẫu chứng minh khái niệm sử dụng một khung dệt vải điều khiển bằng máy tính hiện đại.

Do các sợi collagen và elastin quá nhỏ với khung cửi, nhóm nghiên cứu phóng to mọi thứ lên và thay chúng bằng vật liệu đàn hồi, tương tự elastin, và lụa tương tự collagen. Sau đó, họ đan một loạt các nguyên mẫu vải sử dụng kết hợp "collagen" và "elastin" trong một thiết kế bắt chước mô hình dệt chéo của màng xương. Sau đó mẫu vải được dùng để thí nghiệm cơ khí, trong đó nó thể hiện các đặc tính tương tự như màng xương tự nhiên.

Kết quả là một loạt các nguyên mẫu vải dệt bắt chước tính chất đàn hồi thông minh của màng xương. Các nhà khoa học cũng đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng kỹ thuật này để kiểm tra các loại sợi khác để sản xuất một loạt các hàng dệt may mới.

Đạt được thành công với việc sản xuất bằng chứng khái niệm, các nhà nghiên cứu cho biết họ đã sẵn sàng để bắt đầu sản xuất mẫu vải có thể được sử dụng trong tất cả mọi thứ từ quần áo bảo hộ sẽ cứng lại khi tiếp xúc với tác động cao, băng dán nén "thông minh" đối với chứng huyết khối tĩnh mạch sâu phản ứng với chuyển động của người mặc. Một nhà sản xuất lốp xe cũng đã đề xuất mẫu dệt titan có thể làm lốp xe vành thép thế hệ mới mỏng hơn, bền hơn và an toàn hơn.

Tuy nhiên, nhóm đang tập trung phát triển công nghệ trong lĩnh vực y tế. Mục tiêu dài hạn của họ là dệt các mô sinh học - các bộ phận cơ thể cơ bản của con người - trong phòng thí nghiệm để thay thế và sửa chữa các khớp hỏng, thể hiện được đầy đủ các tính chất sinh học, kiến trúc và cơ học của màng xương.

Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục nghiên cứu với mục tiêu phát triển và thương mại hóa các mô cấy xương nguyên mẫu cho nghiên cứu trước lâm sàng trong vòng ba năm tới.