骨骼生长激发了可以创造自己骨骼的微型机器人

受骨骼中骨骼生长的启发，瑞典林雪平大学和冈山大学的研究人员开发了一种可以在硬化前变形为各种形状的材料组合。这种材料最初是柔软的，但后来通过使用骨骼中相同材料的骨骼发育过程变硬。

当我们出生时，我们的头骨上有缝隙，被称为囟门的软结缔组织片覆盖。正是由于囟门，我们的头骨可以在出生时变形并顺利通过产道。出生后，囟门组织逐渐变成硬骨。现在，研究人员已经将类似于这种自然过程的材料组合在一起。

“我们希望将其用于材料需要在不同时间点具有不同属性的应用。首先，材料柔软而有弹性，然后在硬化时锁定到位。例如，这种材料可用于复杂的骨折。它也可以用于微型机器人——这些柔软的微型机器人可以通过一个薄注射器注入体内，然后它们会展开并发育出自己的刚性骨骼”，物理、化学和生物学系副教授 Edwin Jager 说(IFM) 在林雪平大学。

这个想法是在一次研究访问期间萌生的，当时材料科学家 Edwin Jager 遇到了对骨骼进行研究的 Hiroshi Kamioka 和 Emilio Hara。研究人员发现了一种可以在短时间内刺激骨骼生长的生物分子。是否有可能将这种生物分子与 Jager 的材料研究相结合，开发出具有可变刚度的新材料?

在随后的研究中，发表在Advanced Materials，研究人员构建了一种简单的“微型机器人”，它可以呈现不同的形状并改变刚度。研究人员从一种叫做藻酸盐的凝胶材料开始。在凝胶的一侧，生长了一种聚合物材料。这种材料具有电活性，当施加低电压时，它会改变其体积，从而使微型机器人沿特定方向弯曲。在凝胶的另一侧，研究人员附着了生物分子，使软凝胶材料变硬。这些生物分子是从一种对骨骼发育很重要的细胞的细胞膜中提取的。当材料浸入细胞培养基(类似于身体并含有钙和磷的环境)中时，生物分子使凝胶矿化并像骨头一样硬化。

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