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生物組織具有復(fù)雜的機械力學(xué)性能，柔韌但堅固，合成材料難以再現(xiàn)這些特性。近日，由法國國家科學(xué)研究院（CNRS）、歐洲同步輻射實驗室（ESRF）以及美國科學(xué)家攜手進行的一項研究制備出了一種具有生物兼容性的合成材料，不僅具備生物組織的力學(xué)性能，而且受力變形時其顏色會發(fā)生改變，就如變色龍的皮膚一樣。研究成果發(fā)表于最新出版的《科學(xué)》雜志上。研究者表示，該新材料將推動生物醫(yī)療器械的發(fā)展。

為了制備醫(yī)用植入物，需要選擇與生物組織具有相似機械性能的材料，以防止炎癥或組織壞死。由于皮膚、腸壁和心肌在內(nèi)的許多組織非常柔軟，但在被拉伸時會變硬。因此，迄今為止合成材料無法再現(xiàn)這種行為。

在這項研究中，研究人員用獨特的三嵌段共聚物研制出了擁有生物組織特性的合成材料——一種物理交聯(lián)的彈性體。他們發(fā)現(xiàn)，通過仔細選擇聚合物的結(jié)構(gòu)參數(shù)，該材料應(yīng)變曲線與生物組織（這項研究中是豬皮）相同，且具有良好的生物相容性，不需要溶劑等添加劑。下圖中，左上圖為所合成的塑性體的分子結(jié)構(gòu)；右上圖為由塑性體組裝的超分子結(jié)構(gòu)；左下圖為豬皮樣品（橫向或縱向截面）以及塑性體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；右下圖為塑性體的顏色變化（邊緣不太藍是由于接收光線的角度不同）。

有趣的是，這種新材料還能在變形時改變顏色?？茖W(xué)家解釋稱，這一物理現(xiàn)象由聚合物結(jié)構(gòu)的光散射引起。原子力顯微鏡和X射線衍射等數(shù)據(jù)表明，這些聚合物的末端嵌段組裝成納米球，分布于刷子樣的聚合物基質(zhì)中。光線會干擾這種微相分離結(jié)構(gòu)，球體之間因為距離的不同而產(chǎn)生不同的顏色，所以當材料被拉伸時，就會改變顏色。同樣的機制，在很大程度上解釋了變色龍變色的原因。

研究人員表示，這種新合成聚合物的機械性能（彈性、應(yīng)變曲線）和光學(xué)性前所未有，通過調(diào)節(jié)側(cè)鏈的長度或密度，還可調(diào)節(jié)其特性，有望研制出醫(yī)療植入物或個性化假體（血管、眼內(nèi)植入物等）以及具有全新應(yīng)變能力的材料等。