变形超材料有望彻底改变我们的伤口治疗方式

"当药物能够流入空腔,然后根据空腔的形状成型并停留在那里时,它为[药物]递送提供了前所未有的机会。"

康奈尔大学的研究人员偶然创造了一种奇特的、新型的超材料,它像液态金属一样流动,但又能记住自己的形状。在水的存在下,这种液态超材料会迅速恢复到其原始容器的形状——这一特性可能在治疗伤口及其他方面具有重要应用。

该材料可以注入药物,然后塑造成完美的形状以贴合伤口内部。“当药物能够以液态流入空腔,然后根据空腔的形状成型并以固态(凝胶)形式停留在那里时,它为药物递送提供了前所未有的机会,”研究员Dan Luo在电子邮件中说。

该材料实际上是一种水凝胶,属于那些充满空隙的有机分子基质之一。它们是我们已知最轻的材料之一。水凝胶在许多前沿领域被誉为下一件大事,包括药物递送方案,在这些方案中,它们额外的空间被用来容纳药物,药物会在水凝胶溶解时随着时间释放。

康奈尔大学

康奈尔团队创造的水凝胶是由合成DNA制成的——这些是互补的编码片段,它们能够像真实的生物体制造的物质一样,拼接在一起形成完整的链。通过以特定方式编码,研究人员可以创造出不同的形状和结构,并且通过将合成DNA与催化自我复制的酶混合,康奈尔团队能够让该材料自我延伸成长的链,从而形成一束基于DNA的水凝胶。

这种水凝胶像液体一样流动,但研究团队发现,当他们将其引入水中时,它会恢复到其最初形成容器的形状,这是一种非预期设计中出现的形状记忆特性。而且他们也不完全确定其工作原理。它可能是第一个具有“机械超特性”的有机超材料。

这本身就很吸引人,但更诱人的是这种可以按需触发的形状记忆水凝胶的潜在应用。这类材料可以针对非常特定的医疗状况进行设计,特别是与3D成像技术结合使用时。

“在手术切除实体瘤后,一个关键的挑战是如何杀死可能扩散的剩余癌细胞,”Luo说。“在流入空腔后,能够贴合的凝胶将具有更多的接触表面,同时又能停留在那里。这将导致更有效的药物持续释放。”

但这并非唯一的可能应用。“除了药物递送,在诊断、生物分离和处理等不同领域,还可以设想更多应用,”Luo说。“当考虑到将其他材料与我们的DNA超凝胶结合时,其潜力将大大扩展。其他材料可以是金纳米颗粒、蛋白质等。”

这一切有点像T-1000,但想想确实非常非常有趣。

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