芝加哥大學：植入小小鱗片，加強骨骼關節

人造「鱗片」的SEM圖

鱗片這種材料往往可以從穿山甲或者魚類等動物身上獲取到，它具有形式多樣、防水、靈活堅固，遇損壞時易於修復等特質。

科學家們想要研製出這種特殊材料用於醫用植入物、柔性電子產品等領域，但是依靠無機材料來實現顯然十分困難。芝加哥大學的研究人員已經提出了一個想法，使用一種叫做方解石的天然礦物來「生長」出可以附著在軟質材料上的鱗片。一旦成功，這種結構則有望在將來作為防水植入物，加強患者的骨骼及關節。

目前外科醫生使用的結構是由人工合成的聚合物製造的，儘管這種材料易於雕刻成型，但隨著時間延長材料自身會發生降解。為了解決這一問題，來自芝加哥大學的團隊開始使用與身體兼容的兩種材料。

硅膠是一種靈活的橡膠材料，它不會與人體組織發生反應，常見於外科手術中的植入物。方解石是許多蛤蜊和牡蠣在其殼中使用的常見硬質礦物（海星的近親，蛇尾，在他們的眼睛中使用方解石，古代三葉蟲也是如此）。幸運的是，助理教授Bozhi Tian的化學實驗室的專長之一就是在分子尺度上將軟硬材料結合。

去年秋天在《自然.通訊》雜誌發表的一篇論文中，Tian和合作者設計了一種由方解石組成的小型雙端鉤子系統，它可以從硅膠「生長」到組織中，從而將自己固定。

這幅示意圖展示了「啞鈴」（灰色）如何鉤在藍色硅膠層的一端，並長入頂部的皮膚層，從而將植入物固定到位。

Tian說：「單獨的硅橡膠不能固定組織，而方解石又太硬。但將兩者結合的效果非常好，不僅結構強度夠高且十分的靈活。」

這些微小結構的大小與紅細胞相近，形狀像啞鈴。一端鉤入硅膠中，另一個突出在表面之上。研究小組人員在上面鋪上一塊實驗室培養的組織。啞鈴從細胞中吸收鈣元素並生長進組織，將自己固定。

該植入物的一個優良特點是只能在非常特殊的地方用「鉤子」來製作。該論文的第一作者，博士後Jaeseok Yi說道：「這種方法對於生物粘附特別有用，在這種情況下，需要非常謹慎的使用粘結物質，以避免對身體造成不必要的干擾。」

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