మెరుగైన వైద్య ఇంప్లాంట్ల దిశగా ఫ్యూజ్డ్ సిల్క్ కేవ్లార్‌లాంటి బలాన్ని సాధించింది

పట్టు అధునాతన పదార్థాల ప్రపంచంలో ఇంకా ముందుకు సాగుతోంది

పట్టు ఇక విలాసవంతమైన వస్త్రంగా మాత్రమే మిగలలేదు. ఇటీవలి సంవత్సరాల్లో ఇది ఆహారాన్ని సంరక్షించే రాపర్లు, చర్మానికి అనుకూలమైన wearable sensors, మరియు జీవ-ప్రేరిత పదార్థాల శ్రేణిలో కనిపించింది. ఇప్పుడు Tufts University, Imperial College London, మరియు University of Michigan పరిశోధకులు, కేవ్లార్‌తో సమానమైన బలంగా వర్ణించబడిన fused silk‌ను రూపొందించి, దాన్ని మరింత ఆకాంక్షణీయమైన స్థాయికి తీసుకెళ్లారు.

ఈ పని పట్టు ద్రవీకరించి దాన్ని కొత్త ఉత్పత్తిగా మళ్లీ రూపొందించడం మీద ఆధారపడదు. దానికి బదులుగా, బృందం నారాలను intact‌గా ఉంచి, జాగ్రత్తగా నియంత్రించిన వేడి మరియు పీడనంలో వాటిని కలిపింది. నారాలను ఒక దిశలో సమాంతరంగా అమర్చి, తరువాత hot-pressing చేయడం ద్వారా, పరిశోధకులు బలమైనదీ, tough-గానూ ఉండే, కానీ bio-derived‌గా కొనసాగుతున్న ఘన పదార్థాన్ని తయారు చేశారు.

ఈ ప్రక్రియ ఎలా పనిచేస్తుంది

ప్రారంభ పదార్థం sericin‌ను తొలగించేందుకు శుద్ధి చేసిన పట్టు; ఇది పురుగులు గూడు నిర్మించేందుకు సహాయపడే అంటుకునే ప్రోటీన్. అందించిన మూల పాఠ్యం ప్రకారం, ఈ నారాలను 125 నుండి 215 డిగ్రీల సెల్సియస్ మధ్య ఉష్ణోగ్రతలు, మరియు సుమారు 1,900 నుండి 9,800 వాతావరణాల పీడనంలో ప్రాసెస్ చేశారు. ఆ పరిస్థితుల్లో, పట్టు ప్రోటీన్ల యొక్క amorphous phase పొరుగున ఉన్న నారాలు బాగా కలిసేలా చేస్తుంది.

ఆ bond transfer materials science‌లో కీలక దశ. fused fibers మధ్య stress సమర్థవంతంగా తరలించగలిగితే, వచ్చిన నిర్మాణం composite‌లా ప్రవర్తిస్తుంది. మూలం ఈ ప్రభావాన్ని wood లేదా carbon-fiber composites‌తో పోల్చింది; అక్కడ ఏర్పాటూ, బంధమూ base material లాగే ముఖ్యమైనవి. పరిశోధకులు వేడి, పీడనాలను మార్చడం ద్వారా అంతర్గత నిర్మాణాన్ని వేర్వేరు అవసరాలకు అనుగుణంగా సర్దుబాటు చేయవచ్చని కూడా తెలిపారు.

ఇది ఎందుకు ముఖ్యం

పట్టు ఆకర్షణీయంగా ఉండటానికి కారణం అది జీవ మూలం, మరియు biocompatibility అనే దీర్ఘకాలిక చరిత్రను కలిపి ఉంచడం. వైద్యంలో, ఇది mechanical requirement‌ను మాత్రమే తీరుస్తూ ఆగకుండా, శరీరంలోని chemical environment‌లో మరింత సహజంగా సరిపోయే implantable materials‌కు అవకాశం ఇస్తుంది. అందువల్ల బలమైన fused silk సాధారణ soft biomaterials బలహీనంగా ఉన్న చోట, మరియు పూర్తిగా synthetic ఎంపికలు తక్కువగా కోరుకునే చోట ఉపయోగపడవచ్చు.

నెక్స్ట్-జనరేషన్ ఇంప్లాంట్లు ప్రధాన అవకాశాల్లో ఒకటిగా వ్యాసం చూపుతోంది, అది అర్థవంతమే. అనేక ఇంప్లాంట్ అవసరాల్లో strength, flexibility, processability, biocompatibility మధ్య కఠినమైన సమతుల్యం అవసరం. fused silk‌ను స్థిరంగా తయారు చేసి, వేర్వేరు mechanical profiles‌కి ఆకృతీకరించగలిగితే, అది పదే పదే వచ్చే లోడును భరించాల్సిన కానీ conventional plastics లేదా metals‌తో పోలిస్తే జీవ కణజాలానికి మరింత మృదువుగా ప్రవర్తించే పరికరాల్లో ఉపయోగకరంగా మారవచ్చు.

ఇందులో sustainability కోణం కూడా ఉంది. అధిక పనితీరు పదార్థాలు తరచుగా petrochemical-intensive‌గా ఉంటాయి, మరియు వాటిని బాధ్యతాయుతంగా recycle లేదా dispose చేయడం కష్టం. పట్టు ఈ సమస్యలను మొత్తం manufacturing chain‌లో పూర్తిగా తొలగించదు, కానీ సహజ feedstock నుండి performance materials తయారు చేసే మార్గాన్ని అందిస్తుంది. కఠినమైన mechanical standards‌ను వదిలిపెట్టకుండా advanced manufacturing తన పర్యావరణ footprint‌ను తగ్గించేందుకు ప్రయత్నిస్తున్న సమయంలో ఇది విలువైనదే.

తర్వాత ఏమి

తక్షణ తదుపరి దశ, పట్టు Kevlar లేదా ఇతర పారిశ్రామిక ప్రమాణాలకు సార్వత్రిక ప్రత్యామ్నాయమని ప్రకటించడం కాదు. పదార్థ గుణాల ఈ కలయిక ఎక్కడ అత్యంత ఉపయోగకరమో అన్నదే అసలు ప్రశ్న. వైద్య పరికరాలు మరియు ఇంప్లాంట్లు స్పష్టమైన అభ్యర్థులు, ఎందుకంటే అవి biocompatibility‌కి విలువ ఇస్తాయి. wearable technologies మరియు ప్రత్యేక నిర్మాణ భాగాలు కూడా ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి, ముఖ్యంగా మధ్యస్థ బరువు, దీర్ఘాయువు, చర్మం లేదా కణజాల అనుకూలత ఒకేసారి ముఖ్యమైన చోట్ల.

మూల పాఠ్యం బృందం అనేక సంభావ్య అనువర్తనాలను చూస్తోందని స్పష్టం చేస్తుంది. అదే ఈ విధానానికి ఆకర్షణ. ఒక సహజ పదార్థాన్ని వేర్వేరు నిర్మాణ రూపాలకు tune చేయగల ప్రక్రియ, ఒకే సంకుచిత ఉత్పత్తి కోసం తయారుచేసిన fixed recipe కంటే మరింత సౌకర్యవంతమైనది. వాస్తవానికి, పరిశోధకులు కేవలం బలమైన పట్టును మాత్రమే పరిచయం చేయడం లేదు. వారు పట్టు నారాలను నియంత్రించగల engineering platform‌గా మార్చే manufacturing method‌ను చూపిస్తున్నారు.

అందుకే ఈ పురోగతి ప్రత్యేకంగా కనిపిస్తుంది. పదార్థ ఆవిష్కరణ తరచుగా exotic chemistry లేదా పూర్తిగా కొత్త పదార్థాల నుంచి వస్తుంది. ఇక్కడ breakthrough ancient, abundant, familiar అయినదాన్ని తిరిగి క్రమబద్ధీకరించి కలపడం ద్వారా వస్తోంది. విస్తృత పరీక్షల్లో పనితీరు నిలిచినట్లయితే, పట్టు గతానికి చెందిన వస్త్రం కంటే, తదుపరి తరం ఇంప్లాంట్లు మరియు bio-derived devices కోసం ఒక గంభీరమైన పదార్థంగా మారవచ్చు.

ఈ వ్యాసం New Atlas నివేదికపై ఆధారపడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.