2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
अमेरिकी रसायनज्ञों ने वास्तविक टेंडन के लिए ताकत, लोच और स्थायित्व में तुलनीय बहुलक बनाया है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने पहले पॉलीविनाइल अल्कोहल के घोल को फ्रीज किया, और फिर इसे खारे घोल में रखा। नतीजतन, एक छत्ते के समान एक झरझरा संरचना प्राप्त की गई थी, जिसकी यांत्रिक विशेषताएं पहले से ही ज्ञात एनालॉग्स से बहुत अधिक हैं, और प्रारंभिक स्थितियों को बदलने से आप अंतिम सामग्री के गुणों को अनुकूलित कर सकते हैं। नेचर में प्रकाशित एक लेख के अनुसार, भविष्य में ऐसी सामग्री का उपयोग कृत्रिम टेंडन और संयोजी ऊतक के रूप में किया जा सकता है।
प्रकृति में, संयोजी ऊतक और टेंडन प्रति वर्ष एक मिलियन से अधिक विरूपण चक्रों से गुजरने पर भी जबरदस्त ताकत और लचीलापन प्रदर्शित करते हैं। संयोजी ऊतक जैसी सामग्री बनाने के कई तरीके हैं। उनमें से डबल क्रॉस-संयुग्मन (पॉलिमर चेन के बीच पुल), नैनोक्रिस्टलाइन डोमेन के साथ स्वयं-व्यवस्थित पॉलिमर और पॉलिमर का निर्माण है। ये दृष्टिकोण स्वयं अणुओं के गुणों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
इसके अलावा, पहले से ही ज्ञात पॉलिमर को आवश्यक संरचनात्मक और यांत्रिक गुण प्रदान करने का प्रयास किया जा रहा है। इसके लिए फ्रीज कास्टिंग, मैकेनिकल स्ट्रेचिंग, कंपोजिट पॉलिमर का निर्माण आदि का उपयोग किया जाता है। लेकिन अभी तक कृत्रिम सामग्रियों की तुलना प्राकृतिक संयोजी ऊतकों से या तो ताकत या स्थायित्व में नहीं की जा सकती है।
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स के ज़िमिन हे के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक झरझरा पॉलीविनाइल अल्कोहल सामग्री विकसित की है जो प्राकृतिक पॉलिमर में निहित यांत्रिक गुणों को जोड़ती है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने पॉलीविनाइल अल्कोहल के घोल को फ्रीज किया, और फिर इसे कॉस्मोट्रोपिक इलेक्ट्रोलाइट - सोडियम साइट्रेट के घोल में डुबो दिया। उत्तरार्द्ध बहुलक और पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड के गठन और स्थिरीकरण में योगदान देता है। इसके कारण, बहुलक श्रृंखलाएं अधिक कसकर पैक की जाती हैं।
परिणाम एक छत्ते जैसी झरझरा संरचना है: बहुलक श्रृंखलाएं एक दूसरे के समानांतर पंक्तिबद्ध होती हैं, जिससे पानी की पतली सुरंगें बनती हैं। लेखकों ने तुलनात्मक प्रयोग किए, पॉलिमर को केवल फ्रीज करके या केवल नमकीन बनाकर बढ़ाना। इस तरह से प्राप्त पॉलिमर यांत्रिक गुणों में संदर्भ नमूनों से काफी कम हैं। यह पता चला कि बिना नमक के जमने से प्राप्त पॉलिमर एक छत्ते की संरचना बनाते हैं, लेकिन यह झरझरा नहीं निकलता है। बिना ठंड के नमकीन बनाना आम तौर पर जेल की अव्यवस्थित संरचना की ओर जाता है, बिना सरंध्रता या वांछित संरचना के।
पॉलिमर निर्माण प्रक्रिया चित्रण और सतह शॉट्स
परिणामी सामग्री ने अनिसोट्रोपिक गुणों का उच्चारण किया है: बहुलक श्रृंखलाओं के समानांतर दिशा में इसकी बहुत उच्च कठोरता है। यह 175 ± 9 मेगाजूल प्रति घन मीटर था। इस प्रकार के पहले वर्णित पॉलिमर में 40 मेगाजूल प्रति घन मीटर और उससे कम के क्रम की कठोरता होती है। परिणामी सामग्री का अधिकतम बढ़ाव मूल लंबाई का रिकॉर्ड 2,900 प्रतिशत था, जबकि पिछले कार्यों में यह मान अधिकतम 800 प्रतिशत था। इसके अलावा, जब लेखकों द्वारा प्राप्त सामग्री को बढ़ाया जाता है, तो टूटने और दरारों की उपस्थिति या वृद्धि नहीं देखी जाती है, यहां तक कि पूर्व-निर्मित कटौती भी सामग्री की संरचना में आगे नहीं बढ़ती है।
लाइव सामग्री की उपस्थिति
पॉलीविनाइल अल्कोहल की प्रारंभिक सांद्रता को बदलकर, अलग-अलग ताकत और एक्स्टेंसिबिलिटी की सामग्री प्राप्त की जा सकती है। तो, २, ५, १०, २० प्रतिशत की अल्कोहल सांद्रता पर, २३, ५ ± २, ७, १६, १ ± १, ८ और ११, ५ ± १, ४ मेगापास्कल की अंतिम ताकत वाले नमूने क्रमशः प्राप्त किए जाते हैं।और एक्स्टेंसिबिलिटी 1400 ± 200, 1800 ± 330 और 2900 ± 450 प्रतिशत है। इसी समय, सबसे कठिन नमूने के लिए, थकान की सीमा 10.5 ± 1.3 किलोजूल प्रति वर्ग मीटर थी, जो अन्य एनालॉग्स की सीमा से कम से कम आठ गुना अधिक है। लेखकों ने ३०,००० से अधिक संपीड़न स्ट्रेचिंग चक्र किए और किसी भी नए ब्रेक या मौजूदा लोगों के इज़ाफ़ा को नहीं देखा। पिछले मानव अध्ययनों के अनुसार, बछड़े के tendons पर भार 25.0 ± 2.5 मेगापास्कल तक हो सकता है।
एक पूर्व निर्धारित विराम के साथ एक नमूना खींचना
कण्डरा बनाने वाले प्राकृतिक संयोजी ऊतकों में अद्वितीय यांत्रिक गुण होते हैं जिन्हें अभी तक कृत्रिम सामग्रियों में दोहराया नहीं गया है। लेकिन अगर आप जीवित कोशिकाओं का उपयोग करते हैं, तो जोड़ों को भी कभी-कभी अतिरिक्त लाभ दिए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, जीवविज्ञानियों ने हाल ही में ऊतक बनाया है जो ऑस्टियोआर्थराइटिस के इलाज के लिए अपने आप में एक विरोधी भड़काऊ एजेंट पैदा करता है।
