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温暖的冰可以使植入物更具生物相容性

点击量:   时间:2017-10-02 23:01:05

据详细计算表明,当生长在具有钠表面层的金刚石片上时,几纳米厚的冰层可以在人体温度下保持冷冻状态根据执行这项工作的哈佛大学团队的说法,冰冷的涂层可以帮助使钻石增韧的医用植入物更具生物相容性在越来越多的耐磨医疗植入物中发现了薄金刚石涂层,例如假肢,人造心脏瓣膜和关节置换然而,金刚石可以通过吸引凝结蛋白引起凝血而且,与其他植入材料相比,其硬度通常导致更多的组织磨损冰可以通过提供水分子的生物相容性界面来减轻这些影响现在,Alexander Wissner-Gross和Efthimios Kaxiras已经计算出这些问题可以通过首先将一层钠原子结合到金刚石表面来克服该钠层将在37℃(人体温度)下维持一层约2纳米厚的冰层,从而为钻石本身提供生物相容的“屏障”研究人员通过使用基于“分子动力学”的计算机模拟得出了他们的结果特别是,他们模拟了长时间不同温度下坐落在钠金刚石表面顶部的水原子的运动计算表明,由于水分子和薄膜表面之间的偶极相互作用,冰层可以在高温下保持冷冻 2001年,研究人员在碳纳米管内部产生了微小的冰管;去年另一组人在室温下制造了纳米级冰,并表明这可能在未来的极小装置中扮演不必要的“胶水”但新的理论结果是第一个提出纳米冰的实际应用 Wissner-Gross告诉“新科学家”杂志说:“我们认为我们的发现对于制造用于医疗植入物的抗划伤金刚石涂层(例如假肢关节 - 更具生物友好性)至关重要” “由钻石稳定的温暖冰层可以保护组织免受磨损,并防止钻石表面的血液凝固,”他补充道 “这是一个有趣的结果,”密歇根大学生物医学工程教授,Biotectix公司的首席科学官David Martin说该公司生产用于生物医学设备的柔软聚合物涂层 “在硬质金刚石或类金刚石基材上形成亲水层的能力可能证明是一项重要的进步”然而,马丁警告说,新方法可能无法解决这类装置的主要问题 - 机械性能植入物与柔软的生物组织不相容 “冰层将非常薄而且平坦,而且细胞所见的力学差异与未涂层物体的差别不大,”他说 Wissner-Gross制作了一部关于这项研究的短片,可以在他的网站上看到期刊参考:物理评论E(DOI: