康奈尔大学希尔·卡萨皮 铁和钙等金属在人体内起着至关重要的作用，因此毫不奇怪，生物工程学家希望将它们整合到用于修复皮肤、血管、肺和其他组织的柔软、有弹性的材料中
设计弹性体——一种具有类似橡胶特性的聚合物——是一个费力的过程，产生的产品通用性有限
但是康奈尔大学的工程师开发了一种新的框架，使弹性体设计成为一个模块化的过程，允许不同金属与单一聚合物的混合和匹配
该框架在“生物可降解弹性体的螯合交联”中有详细介绍，发表于2007年9月
高级材料22
康奈尔大学生物基础实验室的研究人员试图创造一种弹性血管移植物，利用铜来帮助修复心脏组织，这个框架就是在这个时候构想出来的
麦卡达姆家族基金会医学工程学院心脏辅助技术教授王亚东和博士后助手陈莹希望将铜加入到他们的移植物中，因为铜在诱导血管生成中起作用，血管生成是新血管从现有血管生长的过程
将铜和其他金属离子与聚合物混合仍然是化学领域的一个小众领域，因此没有陈可以遵循的蓝图
相反，她开始从零开始设计一种生物相容且可生物降解的人造橡胶
陈的关键突破是用螯合配体将聚合物与铜离子交联，螯合配体是一种分子，通过两个或多个键与金属离子紧密结合，“就像蟹爪夹住物体一样，”王说
虽然螯合键在化学上被认为是中等强度的，但弹性体有许多交联分子，因此许多螯合配体可以一起形成一个强分子
因为一个配体可以结合多种金属离子，所以它可以产生广泛的机械性能——如硬度和韧性——以及生物医学性能
例如，一种聚合物的铜离子可以被锌取代，或者可以使用铜和锌的组合——一种存在于对抗人类衰老的重要酶中的串联体
展示了可生物降解的金属离子弹性体的弹性
这种由康奈尔大学工程师开发的同类材料中的第一种，可用于修复皮肤、血管和其他软组织
学分:康奈尔生物基础实验室 “这个发现很令人兴奋，”陈说
“我只是想继续研究我的铜弹性体，因为我专注于组织工程，但王教授说，‘慢一点，我们需要测试这个平台有多强大，我们可以用它做什么。’
" 作为概念的证明，陈用一种聚合物和六种不同的金属制造了六种独特的弹性体，然后用钙镁混合物制造了第七种弹性体
这是第一次有人展示可生物降解的金属离子弹性体——更不用说其中的七种了
“当英给我看她的作品时，我说，‘这材料太棒了，’”王说
“仅仅这一个简单的设计就可以做很多事情
使用许多不同类型的金属离子，一种聚合物可以变成八种、九种、十种不同的弹性体
" 研究小组还对他们的弹性体进行了机械和生物相容性实验，测试材料的应力、应变和与活组织一起使用的能力
弹性体的耐久性和生物相容性与医学上使用的更传统的生物材料相匹配
“铜材料非常有弹性，”陈说
“它至少可以拉伸数百次而不会破裂
" 现在该平台已经发布，陈正在集中精力研究铜弹性体移植物及其修复血管和心脏组织的能力
与此同时，她希望其他工程师将利用她的平台创造新的材料来改善软组织重建和再生
王也抱有同样的希望，并表示该框架的可能应用不仅限于血管和其他组织，还可能用于生物降解的环保轮胎等工业弹性体
“我们只是触及表面，”他说
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