摘要
科学家们建立的新的合成生物系统可以帮助运送药物、治疗伤口和为士兵净化水源。这项研究发表在《化学》杂志上。
科学家们建立的新的合成生物系统可以帮助运送药物、治疗伤口和为士兵净化水源。这项研究发表在《Chem》杂志上。
陆军研究办公室是美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的一个组成部分，为该项目提供了资金。
美国陆军材料设计项目经理Evan Runnerstrom博士说:“这种在环境友好、生物兼容的全水系统中编程稳定结构和化学功能的能力将为陆军提供前所未有的未来能力。”“该项目所产生的知识可能适用于该领域未来的全液体电池、水净化或伤口治疗和药物输送技术。”
亚军斯特罗姆说，这项研究可能会开发出一种能在水中保持稳定并具有生物相容性的材料，这对士兵来说可能意味着，这种材料可以在战场上使用，并预先装载了血液凝固因子等药物。在工程刺激下，例如打开包装和应用伤口敷料，这些水在水中的结构可以使药物释放出来。
马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校博士后研究员谢甘华(音译)使用了两种聚合物水溶液，一种是聚乙二醇、聚乙二醇和水，另一种是葡聚糖和水，它们具有不同的电荷;它们可以混合，但不能混合，就像熔岩灯中的蜡和水不能混合一样。
接下来，谢用一根针把右旋正水溶液的高速射流送入peg正水溶液中，论文的第一作者托马斯罗素(Thomas Russell)博士称之为“水中3D打印”。该手术创造了一个腔膜稳定的水或充满水的小管，其中的管道长度可达公里长。三维水对水打印形成一个膜层的凝聚，分离两个解决方案。
马萨诸塞大学阿默斯特分校和劳伦斯伯克利国家实验室高分子科学与工程系的杰出教授拉塞尔说:“我们的研究结果为控制和改进连续分离和分离反应提供了新的机会。”“我觉得我们已经开发出一种策略来模仿活细胞的行为。我认为这是第一次被证明。”
以这种方式形成的水管的另一个特征是，电荷控制着材料是否能通过并以何种方向通过共渗膜。带负电荷的染料或其他分子只能通过不对称膜的负电荷壁，带正电荷的材料也是如此。
“它有效地形成了一个二极管，一个单向的栅极，”谢说。“我们可以在这个管或囊内做一个反应，生成一个带正电荷的分子，它只能通过凝聚物扩散到正相。如果我们设计的系统正确，我们可以通过电荷很容易地分离出物质，因此它可以用于全水分离反应体系中的分离介质。我们还可以触发一个反应，就像在我们的身体里发生的那样，它将允许一个协调的反应级联。”
谢解释说，3D水对水打印可以让他们直接把这些域放在哪里。
“我们可以用积极/消极/积极的层面来构建多层结构。我们可以用囊状的细胞作为反应室。”
将细胞内的功能和物质分隔开的优点包括允许许多过程同时发生，许多不同的化学环境可以共存，其他不相容的成分可以并排工作。
在其他的测试和实验中，研究人员报告了他们如何设计了一个全水管道系统，并在每一端连接针头和注射器泵，让水在不泄漏的情况下泵入整个结构，创建了一个流动协调的反应系统。
拉塞尔说:“一旦我们做到了这一点，我们就开始研究生物学上的模仿。”“已经有很多模仿生物系统的努力，生物学家可能会反对，说这太简单了。但我确实认为，即使它涉及到简单的材料，它也能工作。它非常接近血管系统，它模仿任何化学物质流经细胞膜的地方。是在身体里吗?不，但它确实模拟了一个真实的代谢过程，一个间隔反应。”
亚军斯特罗姆说:“在这项研究中，仿生方法有很大的作用，某些分子或离子可以像在真实细胞中一样被分隔开，不需要任何有机溶剂或油，只需要水。”“这可能为我们提供新的途径，以更可控的方式为军方和平民提供药物和药品。”
来源：Medindia
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