碎成两半的心,如何科学地复原? | 科学GIF


新材料让破碎的心复原


人们常常说,破碎的心无法愈合。但卡内基梅隆大学的材料学家却让一颗被一切两半的“心”重连,并且重新发光。



这是因为,这些研究人员发明了一种断开后可以自行连接、“愈合”的材料。他们切断这种电子材料后,再将任意两个接头放在一起,过不了多久,它们不仅能重新连接,而且还能维持功能。




看起来有些神奇,但这种电子材料的组成并不复杂。在实验中,研究人员主要采用了两种材料:一种是聚硼硅氧烷(PBS),主要负责在被切断后,进行自我修复;另一种材料是多层碳纳米管,它能为材料提供导电功能,并固定材料的形状。


在获得这么顺手又有趣的材料后,研究人员也不遗余力地做了不少实验。首先,他们在材料中加上一些传感器等电子元件,使得它能作为一个控制器对触觉产生反应。随后,研究人员加入了多个模块,让材料能像键盘一样多点感应压力。



接下来,他们的操作开始进入随机模式,对材料实施纵向切割、横向切割,切完以后随意连接等多种操作。但看到这种电子材料依旧好用,研究人员也终于表示,“我们确实在推动人们想象力的边界。”




最后,他们利用这一电子材料,设计并制造了一颗红色的“治愈的心”。当将两个分开的、半个心放在一起时,它们开始自动愈合,并在6小时内重新一个整体。研究人员说:“你可以像拼乐高积木一样,把它们拼起来。”在重新拼接后,电子材料将能恢复功能,甚至拥有新的功能。



可以随意揉搓变形的人体器官


是的,你没看错,研究人员手里不断拉伸、甚至暴力扯拽的不是橡皮泥,而是你的大脑。测试者卖力的拉伸方式甚至一度让我回忆起了当年推销真皮皮带的推销员。大脑到底做错了什么要经历这些?要怪就怪大脑的结构太复杂和致密。



目前,美国国立卫生研究院有一个为期5年的项目,目的是绘制迄今最全面的人类大脑图。这就要求要尽可能地展示每一个细胞和分子的细节,现在已有的最佳手段就是尽可能地往组织和细胞中注入一些荧光标记物,再经过荧光显微镜示踪来进行细节展示。这对我们的脑组织提出了很严格的要求,第一,组织不能太厚实,这样标记物无法进入每一个细胞,细节展示不完全;第二,这些组织要保存很多年,需要一种长时间高保真的保存方法。


不过说起来,这方法还真有,至少研究作者Taeyun Ku在圣诞节前后做实验时发现了(圣诞节还在做实验...找不到才怪了!)Ku当时手头有两项任务,他一边在处理大鼠的组织,一边在修补反复压缩使用的凝胶。瞬间,他想到大脑组织+凝胶=可以展开但是压不坏的大脑?


Ku拿起实验室里的聚丙烯酰胺就是一顿操作,聚丙烯酰胺是实验室常见的凝胶试剂,但是为了让其变得适合保存组织用,Ku也经历了多次适配,其中混合了各种比例的交联剂和引发剂,最终诞生了新版本ELAST。胶如其名,确实很持久!由于ELAST里形成了聚合物的长链,组织和细胞能够附着和缠绕在上面,并且这些组织能抵御拉伸或者挤压。



测试中,人类大脑组织的宽度和长度能同时被拉伸至原来的两倍,厚度可以直接压缩10倍,想一想还有点头疼。例如5毫米厚的脑组织,只要经过反复压缩,24小时内就可以给整块组织带上标记物。如此高效,抗压缩,抗拉伸的塑材,实乃居家旅行,取大脑必备。(当然,除了大脑,心肝脾肺肾都能用得上。)




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