人工的な骨の次世代は海からの少数の秘密に頼るかもしれません。 ローレンスバークレーの国立研究所米国エネルギー省からの科学者は 4 倍現在総合的な骨で使用される材料より強い多孔性のフリーズする方法を、足場そっくりの材料を開発するために海水が利用しました。
まだ investigational 段階で、この物質の変化はまた強さおよび明度が歯科インプラント、飛行機の製造業のような命令的、およびコンピュータ・ハードウェアアプリケーションの無数で使用できますが。
2006 年 1 月 27 日で報告されたようにジャーナル科学の版は、バークレーの実験室の科学者カキおよびアワビのようなある軟体動物のシェルで、見つけられる精巧に層にされた物質である、 nacre の複雑な構造を映す合成物を開発しました。 科学者に陶磁器材料の nacre の強さそして明度を重複させる念願がありますが nacre のアーキテクチャはマイクロメートルからのナノメーターに複数の長さのスケールで、変わります。 これらのスケールすべての複製 -- nacre の全面的なパフォーマンスに貢献するそれぞれ -- 合成物質で物質は非常に困難です。 それから、バークレーの実験室の研究者は海氷について考えました。
「私達は性質がプロセスを導くようにします。 海水は層にされた材料のように」物質科学部の研究者が付いているシルバン Deville 合成物を、 Eduardo Saiz、従ってなぜない使用この特性製陶術を投げる模擬 nacre フリーズ、できます開発した、 Ravi Nalla バークレーの実験室の物質科学部のアントーニ Tomsia を言い。
過去数年間のために人工よりより多くの骨意味するである人工的な骨を、製造するために、 Tomsia および同僚は働きました周囲のティッシュが付いている生理学的な条件そして網を一定時間にわたり変更することに適応することを。 それに対して、今日の人工接合箇所は頻繁に発火および免疫反応を誘発するなされましたり、または数年だけ後に矯正的な外科を必要とするかもしれません製陶術および金属の合金から。 人工接合箇所のためのよりよい生体材料のための必要性は更に高まる需要によって下線を引かれます。 150,000 以上情報通の置換およびほぼ 300,000 の膝の置換は保健統計のための各国用の中心に従って 2000 年に、行われました。 これらの番号はベビーブーマーが老化すると同時に将来膨れると期待されます。
より長続きがする人工的な骨のための緊急需要のために、 Tomsia のような研究者は性質からの手掛りを取る材料を開発しました。 この場合、 Tomsia および同僚は海洋に回りました。 海水がフリーズするとき、純粋な氷の水晶は塩および微生物のような不純物は形成氷から排出され、氷晶間のチャネルでわなに掛けられるが、層を形作ります。 結果は大体 nacre のウエファーそっくりの構築に類似している層状構造です。
バークレーの実験室のチームは nacre の靭性および明度をまねることの近くに来る絶妙に層にされた材料を投げるのにこの同じ凍結法が使用できることを信じました。 それらは骨のミネラルコンポーネントである hydroxyapatite の水を含んだ中断を作成しました。 それから、それらはそれをフリーズしました。 ちょうど海氷の不純物のように、 hydroxyapatite は氷晶間のスペースに集中しま、 nacre そっくりの材料の層そして層を作成します。
彼らはまたこの凍結法のレートを高めることによって、層状構造がスケールことをで減ることが分りました。 最終的に、彼らは 1 ミクロンを測定する、またはメートルの 1 百万番目を得ました微細構造。 相対的に、 nacre の構造はミクロンの半分を測定します。
「私達は性質をまねることから半分のミクロンです」、 Tomsia を言います。
氷が昇華によって取除かれた後、結果は多孔性の足場その hydroxyapatite で構成されて長さのスケールの広い範囲を渡る nacre の多層の構造に類似を打つ展示品です。 nacre のように、各層の表面はどんな物質がその間のスペースを満たす荒く、層をロックしますと助けます。 そしてある橋はひびの抵抗を高めると信じられる層の間で形作ります。