2008年3月7日
由大分子科学与工程学系和生物医学工程学系的研究人员组成的跨学科团队亚博老虎机网登录Case工程学院退伍军人事务部和路易斯托克斯克利夫兰医学中心发表了开创性的研究一种新型的聚合物显示chemoresponsive机械适应性,这意味着很难软塑料的聚合物可以改变,反之亦然在几秒钟内当暴露于液体——在3月7日,2008年出版的《科学》杂志中,亚博老虎机网登录世界上最负盛名的学术期刊之一，涵盖科学的各个方面。亚博老虎机网登录
VA先进平台技术（APT）中心，研究生Kadhiravan Shanmuganathan，以及案例西方储备大学教授和APT调查人员Dustin Tyler（生物医学工程），Stuart Rowan（大分子科学）和Christopherder（大分子亚博老虎机网登录亚博老虎机网登录科学）推出了一种用于在暴露于某些化学刺激时改变其机械性质的聚合物纳米复合材料的根本新的方法。
“我们可以在暴露于特定化学物质时，以这些新的聚合物工程师改变它们的机械性能 - 特别是刚度和强度 - 以编程的方式，”纸质之一的高级作者之一，楔子说。
“我们在《亚博网站下载科学》杂志上报道的材料被设计成与水接触时从硬塑料(想想C亚博老虎机网登录D盒)变成软橡胶，”Rowan补充道，他是Weder在这个项目上的合作伙伴，已经有近6年了。
“我们的新材料量身亚博网站下载定制，以专门对水进行回应，表现出最小的肿胀，因此它们不会像海绵一样浸泡水，”沙特·施马纳道纳。
在他们的新方法中，研究小组使用了一种仿生方法——或模仿生物学——复制海参皮肤上的自然设计。
“这些生物可以可逆且迅速改变皮肤的僵硬。通常它是非常柔软的，但是，为了应对威胁，动物可以通过强化皮肤来激活它的”身体盔甲“，”帕卡盖纳解释说他的水族馆里有海参。海洋生物学家在早期的研究中显示，生物组织中的切换效果来自于一种不同的纳米复合材料结构，其中高度刚性胶原纳米纤维嵌入软结缔组织中。刚度是由动物神经系统分泌的特定化学物质介导的，并控制胶原纳米纤维之间的相互作用。当连接时，纳米纤维形成加强网络，其与断开连接（软）状态相比，该增强网络显着增加了材料的总刚度。
他们最近成功地制造了含有刚性纤维素纳米纤维的人造聚合物纳米复合材料，这为他们赢得了2007年12月《自然纳米技术》的封面，该团队模仿了为海参“设计”的建筑性质，并创造了具有类似机械变形特征的人工材料。亚博网站下载
案例西部储备/ VA团队专门对生物医学应用中的这种动态机械材料感兴趣，例如作为肠间微电极的自适应基板。亚博网站下载These devices are being developed as part of 'artificial nervous systems' that have the potential to help treat patients that suffer from medical conditions such as Parkinson's disease, stroke or spinal cord injuries, i.e., disorders in which the body's interface to the brain is compromised. A problem observed in experimental studies is that the quality of the brain signals recorded by such microelectrodes usually degrades within a few months after implantation, making chronic applications challenging. One hypothesis for this failure is that the high stiffness of these electrodes, which is required for their insertion, causes damage to the surrounding, very soft brain tissue over time. "We believe that electrodes that use mechanically adaptive polymer as substrate could alleviate this problem" explains Dustin Tyler, who specializes in neural interfacing and functional electrical stimulation. The development and testing of experimental microelectrodes that involve the new adaptive materials is currently underway. "That's why we designed our first materials to respond to water" explains Weder. "This allows the rigid electrodes to become soft when implanted into the water-rich brain" he adds.