Jak uczynić jeden z najbardziej skomplikowanych materiałów użytecznym?

Po raz pierwszy inżynierowie biomedycyny utkali „inteligentną” tkaninę, która naśladuje skomplikowane właściwości genialnych materiałów pochodzących od Matki Natury -periosteum tkanki kostnej. Po uzyskaniu aprobaty koncepcji, naukowcy są teraz gotowi do produkcji prototypów tkanin dla szeregu zaawansowanych materiałów funkcjonalnych, które mogą przekształcić sektor medyczny, bezpieczeństwa i transportu. Patenty na innowacje czekają w Australii, Stanach Zjednoczonych i Europie.

Potencjalne przyszłe zastosowania sięgają od ochronnych kombinezonów, które usztywniają się pod dużym naciskiem dla narciarzy, kierowców samochodów wyścigowych i astronautów, aż do „inteligentnych” bandaży uciskowych używanych w leczeniu zakrzepicy żył głębokich, które reagują na ruch użytkownika oraz bezpieczniejsze opony radialne ze stalowymi pasami.

Wiele tkanek zwierzęcych i roślinnych wykazuje „inteligentne” i adaptacyjne właściwości. Jednym z takich materiałów jest okostna, rękaw z miękkiej tkanki, który otacza większość kostnych powierzchni ciała. Złożone układy kolagenu, elastyny ​​i innych białek strukturalnych zapewniają niesamowitą sprężystość okostnej i zapewniają kościom zwiększoną wytrzymałość przy dużych obciążeniach udarowych.

„Rezultatem jest seria prototypów próbek włókienniczych, które naśladują inteligentne właściwości przy naprężeniach i odkształceniach periosteum, a także wykazaliśmy możliwość zastosowania tej techniki do testowania innych włókien w celu wyprodukowania całej gamy nowych tkanin” – mówi profesor Knothe Tate. Aby zrozumieć funkcjonalną pojemność okostnej, zespół wykorzystał niezwykle wierny system obrazowania, aby zbadać i zmapować jego architekturę.

„Następnie przetestowaliśmy możliwość renderowania naturalnych tkanek okostnej za pomocą komputerowego oprogramowania do projektowania” – mówi profesor Knothe Tate. Modelowanie komputerowe pozwoliło badaczom na skalowanie wzorów architektonicznych przyrody, aby tworzyć wielowymiarowe tkaniny inspirowane periosteum, przy użyciu najnowocześniejszego krosna żakardowego sterowanego komputerowo. Krosno jest znane jako pierwotny „komputer” włókienniczy, po raz pierwszy odkryty w 1801 roku.

„Naszym długoterminowym celem jest tkactwo tkanek biologicznych – w istocie ludzkich części ciała – w laboratorium, w celu zastąpienia i naprawy uszkodzonych stawów, które odzwierciedlają biologię, architekturę i właściwości mechaniczne okostnej” – powiedziała profesor Joanne Ng.