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你知道丝绸面料是用……蚕的唾液制成的吗?蚕用粘稠的唾液将纤维缠绕成茧的方式现在正在帮助科学家更轻松地制造新的生物医学材料。研究人员在《纳米快报》上报道,他们模仿了蚕看似简单的头部摆动,从而以比其他方法更少的设备制造出更一致的微纤维和纳米纤维。
纳米纤维已成为一种越来越有吸引力的材料,可用于各种应用,包括伤口敷料和柔性电子产品。但生产这种纤维并不总是那么容易,尤其是因为它们只有几纳米厚——比人类头发的宽度细几千倍。最近开发的纳米纤维纺丝方法要么复杂,要么速度慢,要么会产生块状纤维。
然而,似乎有一位“科学家”已经解决了这个问题,那就是蚕。这种蠕动的小动物会从唾液中分泌出一种双蛋白溶液,并不断将其拉成细长的丝线。蚕会反复粘住并拉动这根单丝,直到它被包裹在蚕茧中,人们再将其解开,织成丝绸纺织品。
因此,王宇、杨伟、傅学伟和同事们想要设计一种受蚕启发的纳米纤维纺丝方法,以最少的设备快速、简便地生产出连续、均匀的细丝。
为了制作出这些线,研究人员将一排微小的微针戳进一块浸泡过聚环氧乙烷溶液的泡沫中,然后通过一种称为微粘附引导(MAG)纺丝的过程将微针拉开。
通过模仿蚕吐丝时头部的移动方式,可以制作出不同类型的细丝:直接向后拉会产生有序、定向的纤维;摆动或振动会产生交联的纤维;转动针阵列会产生扭曲的“一体式”纤维。此外,这些丝线不会像以前开发的方法那样聚在一起。
MAG 纺丝的更简化版本不需要微针。在这种情况下,泡沫的天然粗糙度充当了微针粘附点。研究人员只需用聚合物溶液浸泡两块泡沫,然后将它们拉开,即可轻松、立即在它们之间纺线。
他们利用这一策略,将纤维拉出并直接贴在人的皮肤上,制成即时定制绷带。这些绷带纤维还含有抗生素,可成功抑制细菌生长。研究人员表示,这项研究可能为纳米纤维未来的生物医学应用开辟新的可能性。
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纳米纤维及其应用