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化學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種納米材料，它們可以觸發(fā)以可控的方式改變形狀，從平板到管再到板。某雜志發(fā)表了納米材料的描述，該材料是在埃默里大學(xué)開(kāi)發(fā)的，具有從控釋藥物遞送到組織工程等一系列生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的潛力。

這種納米材料的片狀厚度是人發(fā)寬度的10,000倍，是由合成膠原蛋白制成的。天然存在的膠原蛋白是人類(lèi)中最豐富的蛋白質(zhì)，使這種新材料具有內(nèi)在的生物相容性。

該發(fā)現(xiàn)的資深作者說(shuō)：“以前沒(méi)有人制造出具有我們納米材料可變形特性的膠原蛋白。” “我們可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改變其環(huán)境中的pH值或酸濃度，將其從薄板轉(zhuǎn)換為試管，再轉(zhuǎn)換回試管。”

膠原蛋白是人體結(jié)締組織（例如軟骨，骨骼，肌腱，韌帶和皮膚）中的主要結(jié)構(gòu)蛋白。它在血管，腸，肌肉和身體其他部位也很豐富。

取自其他哺乳動(dòng)物（例如豬）的膠原蛋白有時(shí)用于人類(lèi)傷口愈合和其他醫(yī)學(xué)應(yīng)用。Conticello的實(shí)驗(yàn)室是全世界僅有的幾十個(gè)致力于開(kāi)發(fā)適用于生物醫(yī)學(xué)和其他復(fù)雜技術(shù)的合成膠原蛋白的實(shí)驗(yàn)室之一?？梢砸蕴烊荒z原蛋白無(wú)法控制的方式來(lái)控制此類(lèi)合成的“設(shè)計(jì)”生物材料。

研究人員說(shuō)：“早在30年前，就有可能控制膠原蛋白的序列。” “由于晶體學(xué)和電子顯微鏡技術(shù)的進(jìn)步，在過(guò)去的15年中，該領(lǐng)域確實(shí)獲得了發(fā)展，這使我們能夠更好地分析納米級(jí)結(jié)構(gòu)。”

研究人員說(shuō)，在Emory開(kāi)發(fā)新的可變形納米材料是“一次偶然的意外”。“它具有運(yùn)氣和設(shè)計(jì)元素。”

膠原蛋白由三層螺旋狀的纖維組成，它們像三股繩子一樣互相纏繞。線束不靈活，像鉛筆一樣堅(jiān)硬，并且緊密地排列在一起形成晶體陣列。

Conticello實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)使用了十年來(lái)開(kāi)發(fā)的膠原片。研究人員解釋說(shuō)：“一張紙是一個(gè)大的二維晶體，但是由于肽的包裝方式，它就像一束完整的鉛筆捆在一起。” “捆中的一半鉛筆的筆尖朝上，另一半的橡皮筆端朝上。”

研究人員希望嘗試精制膠原蛋白片，以使每一面都局限于一種功能。進(jìn)一步將鉛筆類(lèi)比，片的一個(gè)表面將是所有引線點(diǎn)，而另一個(gè)表面將是所有橡皮擦。最終目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種膠原片，該膠原片可以通過(guò)使一個(gè)表面與設(shè)備兼容，而另一個(gè)表面與體內(nèi)功能蛋白兼容，從而與醫(yī)療設(shè)備集成在一起。

但是，當(dāng)研究人員將這些不同類(lèi)型的表面設(shè)計(jì)成單個(gè)膠原薄片時(shí)，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)它導(dǎo)致薄片像卷軸一樣卷曲。然后他們發(fā)現(xiàn)形狀轉(zhuǎn)變是可逆的-他們可以通過(guò)改變?nèi)芤旱膒H值來(lái)控制薄片是平坦的還是卷動(dòng)的。他們還證明了他們可以調(diào)整薄片在特定pH值下的形狀轉(zhuǎn)變可以通過(guò)設(shè)計(jì)將其控制在分子水平上。

“特別有趣的是，發(fā)生過(guò)渡的條件是生理?xiàng)l件，” 研究人員說(shuō)。“這打開(kāi)了尋找在受控的實(shí)驗(yàn)室條件下將治療劑加載到膠原蛋白管中的方法的潛力。然后，可以調(diào)節(jié)膠原蛋白管以消除卷曲并釋放進(jìn)入人體細(xì)胞pH環(huán)境后釋放的藥物分子。”