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生物組織具有復(fù)雜的機(jī)械力學(xué)性能，柔韌但堅(jiān)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(shí)驗(yàn)室（ESRF）以及美國科學(xué)家攜手進(jìn)行的一項(xiàng)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(shí)其顏色會(huì)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(dòng)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(jī)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(shí)會(huì)變硬。因此，迄今為止合成材料無法再現(xiàn)這種行為。

在這項(xiàng)研究中，研究人員用獨(dú)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(xì)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(xiàng)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(lán)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(shí)改變顏色。科學(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(huì)干擾這種微相分離結(jié)構(gòu)，球體之間因?yàn)榫嚯x的不同而產(chǎn)生不同的顏色，所以當(dāng)材料被拉伸時(shí)，就會(huì)改變顏色。同樣的機(jī)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(jī)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(gè)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。