(資料圖片)
在兩項新的研究中，美國北卡羅來納州立大學的研究人員設計并測試了一系列可以改變形狀并像肌肉一樣產(chǎn)生力量的紡織纖維。
在新一期《執(zhí)行器》期刊上發(fā)表的一項研究中，研究人員重點研究了這種材料對人造肌肉力量和收縮長度的影響。這些發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員為不同的應用量身定做纖維。
在發(fā)表于《仿生學》上的另一項概念驗證研究中，研究人員測試了該纖維作為活細胞支架的情況。研究發(fā)現(xiàn)，這種纖維（被稱為纖維機器人）可被用來開發(fā)人體活動系統(tǒng)的3D模型。
研究人員用類似橡膠的材料制成了氣球狀管子，并將其封裝在紡織護套中，從而制造出了可變形的纖維。用氣泵給氣球內(nèi)部充氣會使護套膨脹，導致它變短。他們測量了由不同材料制成的纖維的受力和收縮率，以了解材料和性能之間的關系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，更結(jié)實、直徑更大的紗線會產(chǎn)生更強的收縮力，用于制作氣球的材料也會影響收縮的幅度和力度。
研究人員表示，他們可根據(jù)設備所需的性能來定制材料特性。如果將這種設備做得足夠小，就有可能將其用于織物成型和其他紡織應用，包括可穿戴設備和輔助設備。
在一項后續(xù)研究中，研究人員評估了是否可將形狀改變的纖維用作成纖維細胞的支架。成纖維細胞是結(jié)締組織中的一種細胞類型，有助于支持其他組織或器官。
他們研究了細胞對變形纖維運動的反應，以及對纖維結(jié)構(gòu)中使用的不同材料的反應。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些細胞能夠覆蓋甚至穿透纖維機器人的編織鞘。在這項研究的3D動態(tài)培養(yǎng)中，細胞可存活長達72小時。
研究人員表示，纖維機器人非常適合作細胞的支架，其能改變頻率和收縮率，為細胞創(chuàng)造更合適的環(huán)境。研究最終的目標是將這些纖維作為干細胞的支架，或者在未來的研究中使用它們來開發(fā)人造器官。
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