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新型人造皮肤具有形状记忆功能,强度是人类皮肤的 107 倍

PCL-AD-4,一种强度超过人体皮肤的新型聚氨酯基材料(图片来源:人工智能生成的示意图)
PCL-AD-4,一种强度超过人体皮肤的新型聚氨酯基材料(图片来源:人工智能生成的示意图)
研究人员开发出了一种模拟人体皮肤的合成弹性体,这种材料集超高强度、超强韧性、体温形状记忆和生物安全性于一身。这种材料被称为 PCL-AD-4,可为下一代植入物、微创外科手术和具有逼真特性的软机器人部件铺平道路。
3D Printing Science Biotech

多年来,科学家们一直在努力创造一种材料,这种材料既具有人体皮肤的柔韧、柔软特性,又具有极高的强度和形状记忆等先进特性。这种材料可用于制造复杂的医疗设备,通过小切口送入人体,然后再扩展成最终的功能形态。

研究小组通过开发一种新型聚氨酯基材料解决了这一问题。通过精心排列不同的化学结构单元,他们创造出了一种能模拟皮肤胶原蛋白和弹性蛋白交织结构的弹性体。这种新材料还具有出色的形状记忆能力,形状固定率接近完美(约100%),形状恢复率超过94%。

根据 6 月 13 日发布的出版物,这种新材料的真实拉伸强度为 1.42 千兆帕(GPa),比蜘蛛丝(约 1.3 千兆帕)还要强。它的断裂能为 384.7 ± 18.9 kJ/m2,约为人体皮肤(3.6kJ/m2)的 107 倍。这使它具有令人难以置信的抗撕裂和抗穿刺能力。

PCL-AD-4 最令人兴奋的特性是它的体温形状记忆。研究人员证明,复杂的 4D 打印结构(如支架或组织支架)可以被制造或压缩成临时形状,然后当温度升至 37 °C(98.6 °F)时会自动展开,恢复到原来的复杂形状。如果开发得当,PCL-AD-4 将成为下一代生物集成系统的基石。

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Chibuike Okpara, 2025-06-24 (Update: 2025-06-24)