分布在身體不同部位的肌腱是人體活動不可缺乏的「部件」,但如何以人工方法修復、更換受損肌腱或類似軟組織,成為醫學界的重要挑戰。港大機械工程系團隊早前成功研發出一種新型仿肌腱水凝膠材料,其力學性能媲美天然肌腱,比以往合成水凝膠材料表現好數倍甚至數千倍,具潛力應用於人體組織修復、先進生物醫學機器人及可植入人體器件等範疇。
以往研究人員會嘗試使用人工合成的水凝膠,模仿天然肌腱的結構和性能,不過其機械強度較低、容易斷裂,不利於生物醫療應用。由港大機械工程系助理教授徐立之率領的團隊,嘗試將由克維拉衍生、常用於防彈衣和頭盔中的高分子材料「芳綸納米纖維」,與另一種高分子材料聚乙烯醇混合,用來建構模仿肌腱的水凝膠材料。
在過程中團隊會施加拉伸應力,令芳綸納米纖維沿着拉伸方向對齊排列,形成模仿肌腱的各向異性纖維網絡,而芳綸納米纖維與聚乙烯醇的相互作用,為複合水凝膠帶來了很高的機械韌性。團隊表示,新水凝膠材料具備60%的水份,以及約1GPa的彈性模量和約80MPa的拉伸強度,表現遠高於其他合成水凝膠材料數倍甚至數千倍。
有潛力應用於植入人體器件
另外,水凝膠表面可進一步功能化以調控細胞行為,或結合柔性生物電子傳感器,實現仿天然肌腱的功能。徐立之認為,成品具備天然肌腱的結構特徵,實現了其他水凝膠材料缺乏的優異性能,除了有良好機械強韌性,亦可與生物活性分子和柔性電子傳感器配合作多功能應用,相信有潛力應用於人體組織修復、先進生物醫學機器人、可植入人體器件等範疇。研究結果已在《科學進展》(Science Advances)刊登。
記者︰歐文瀚
美術︰招潤洪
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港大研新材料仿肌腱 冀助修復人體組織 - 晴報 - 港聞 - Healthy Life - D230421
港大研新材料仿肌腱 冀助修復人體組織 - 晴報 - 港聞 - Healthy Life
分布在身體不同部位的肌腱是人體活動不可缺乏的「部件」,但如何以人工方法修復、更換受損肌腱或類似軟組織,成為醫學界的重要挑戰。港大機械工程系團隊早前成功研發出一種新型仿肌腱水凝膠材料,其力學性能媲美天然
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