人為骨頭的下一代可能依靠從海運的一些個秘密。 從美國能源部的科學家勞倫斯伯克利國家實驗室利用了海水凍結開發比用於綜合骨頭當前的材料四次嚴格的多孔的方式，像腳手架的材料。
雖然仍然進入調查階段，此物質的差異可能也用於力量和輕微是必要的，例如牙插入物，飛機和製造計算機硬件的無數應用。
如在 2006年 1月 27日的報告日記帳科學的編輯，伯克利實驗室科學家開發了反映珍珠層複雜結構，是在一些軟體動物殼找到的一種細致層狀物質，例如牡蠣和鮑魚的綜合。 科學家有長期尋找複製珍珠層的力量和輕微在陶瓷材料，但是珍珠層的結構變化在幾個長度縮放比例，從測微表到毫微米。 複製所有這些縮放比例 -- 造成珍珠層整體性能的其中每一 -- 在綜合物質是非常困難的。 然後，伯克利實驗室研究員認為海冰。
「我們允許本質引導這個進程。 海水為什麼可能凍結像層狀材料，因此不是使用此屬性轉換仿造珍珠層」的陶瓷安東尼 Tomsia 說伯克利實驗室的材料學分部的，開發與材料學分部研究員西爾萬 Deville 的綜合，愛德華多 Saiz 和 Ravi Nalla。
在過去幾年， Tomsia 和同事運作製造比人為是更多骨頭的人為骨頭，意味它適應隨著時間的推移更改生理條件和濾網與周圍的組織。 相反，今天人工接縫由經常觸發炎症和免疫反應的金屬合金和陶瓷做，或者可能在仅幾年以後要求更正的手術。 對更好的生物材料的需要由擴大需求進一步強調對人工接縫。 超過 150,000 熟悉內情的替換和接近 300,000 膝蓋替換在 2000年執行，根據健康狀況統計國家中心。 當嬰兒潮出生者變老，這些編號預計在將來脹大。
由於對更加持久的人為骨頭的迫切需要，像 Tomsia 的研究員開發了採取他們的從本質的提示的材料。 在這種情況下， Tomsia 和同事轉向了海洋。 當海水凍結時，純冰水晶形成層，而雜質例如鹽和微生物從形成的冰在冰晶之間的通道被逐出并且被坑害。 這個結果是大致類似於珍珠層的像薄酥餅的建築的一個層型結構。
伯克利實驗室小組相信此同樣凍結過程可能用於轉換接近於仿造珍珠層的韌性和輕微的精妙地層狀材料。 他們創建了 hydroxyapatite 含水暫掛，是骨頭礦物要素。 然後，他們凍結了它。 像在海冰的雜質， hydroxyapatite在冰晶之間的空間集中，創建像珍珠層的材料層和層。
他們也發現通過增加此凍結過程的費率，這個層型結構在縮放比例減少。 最終，他們獲得了評定一微米的一個微結構，或者一百萬分之一儀表。 比較起來，珍珠層的結構評定一微米的一半。
「我們是一半每遠離仿造本質的微米」， Tomsia 說。
在冰通過昇華後被取消，這個結果是一個多孔腳手架該組成由的 hydroxyapatite 碰撞相似性的展覽對在各種各樣的長度縮放比例間的珍珠層的多層的結構。 像珍珠層，每層表面是粗礪的，幫助層鎖定到位與任何物質裝載在他們之間的空間。 并且有些橋梁形成在層之間，應該增加破裂阻力。
「這些特性造成腳手架的機械韌性。 鎮壓不繁殖，當容易地和更多能源是需要的中斷材料」，說 Tomsia。 「這比用於骨頭替代項當前的多孔 hydroxyapatite 材料使腳手架四次加強」。
將來，伯克利實驗室科學家希望剪裁腳手架，以便它促進骨頭組織重新生成。 要執行此，在腳手架的層之間的空間可以充滿降低在幾種星期、解放的抗生素和化合物範圍刺激骨頭增長的一個有機聚合物。
這個想法是安置此密集的 hydroxyapatite 聚合物綜合在新的骨頭需要增長的機體。 隨著時間的推移，當這個聚合物降低，腳手架變得更加多孔，并且增長因子激活，提示骨細胞侵略新建立的毛孔。
「多孔性在原處將被創建允許骨頭增長」， Tomsia 說。 「當這個聚合物降低時，骨細胞可能激增到多孔陶瓷腳手架，允許老骨頭熔化與新的骨頭。 我們提供這個機體以腳手架，并且這個工作的其餘由細胞完成」。
伯克利實驗室科學家也希望創建是足够大與人工接縫一起使用的範例。 他們的許多應用的冰templated 也製造技術暫掛承諾除人為骨頭之外。 腳手架可以由所有解決方法，不僅僅 hydroxyapatite 做，并且在層之間的空間可以滲入與各種各樣的熔融金屬、聚合物和樹脂。
最終，他們的技術可能啟用生產與不可能天生達到或常規處理技術的屬性的新的材料。 它與科學家的能力從無限數目的物質組合選擇結合本質的複雜的結構，被設計在各種各樣的長度縮放比例。
「人們想要嚴格，輕和多孔材料，幾乎是一個自相矛盾的說法，但是本質執行它」， Tomsia 說。 「骨頭由磷酸鈣和膠原做，是非常弱的兩個。 但是本質把他們混合在一起在室溫和，不用含毒物化學製品創建是非常堅韌的事 -- 這迷住我們」。
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