章魚吸盤帶來的靈感,克服了醫學移植臨床的一個關鍵障礙

2021-01-21 科技工作者

目前轉移組織薄片的方法是使其在一種溫敏軟聚合物上生長。這種聚合物在轉移後會收縮並釋放組織薄片。然而,這一方法耗費30~60分鐘僅能轉移一張薄片,同時仍伴有組織損傷或褶皺風險。此外,該方法還要求技術人員操作技術精湛。


Kong說:「在外科手術中,醫生必須將軟組織損傷的風險降到最低,並保證在無感染條件下迅速進行移植。此外,保證組織薄片不產生損傷或褶皺也非常重要。」


那麼,怎樣才能在不破壞超薄移植物的情況下迅速將其轉移呢?研究人員從章魚那裡得到了靈感:它們可以通過吸盤(由肌肉控制)壓力的輕微變化來吸附各種形狀的乾濕物體。受此啟發,研究人員設計了一個由溫敏軟凝膠層和電加熱器組成的操縱器。


為取出超薄組織材料,研究人員先將水凝膠緩慢加熱,使其收縮,隨後將其壓在組織薄片上,關閉熱源。這時水凝膠會輕微膨脹並對組織薄片產生吸力,這樣薄片便能被成功夾起。隨後,研究人員再輕輕將薄片放在目標物體上,重新打開加熱器,水凝膠得以再次收縮並釋放薄片。整個過程大約需要10秒。


接下來,研究人員希望將壓力傳感器集成到操縱器中,從而更好地利用這種仿生設計。Kong說:「將壓力傳感器與操縱器結合也許可以監測目標物體在接觸過程中的變形,我們可以利用這一機制調整吸力,使材料保持其結構完整性和功能性。這樣,材料處理的準確性及安全性能夠得到顯著提升。」

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