[ad_1]

تصویر

تصویر: آرون نیر ، نمایی از دانشگاه آرکانزاس بیشتر

اعتبار: دانشگاه آرکانزاس

محققان دانشگاه آرکانزاس ، مارکو فیلدر و آرون نایر ، اولین مطالعه در مورد اثرات مقیاس نانو ترکیب آب و مواد معدنی بر روی مکانیسم تغییر شکل و خواص حرارتی کلاژن ، ماهیت مواد استخوانی را انجام دادند.

محققان همچنین نتایج را با همان خواص کلاژن غیر معدنی تقویت شده با نانولوله های کربنی مقایسه کردند ، که نوید یک ماده تقویت کننده برای ترکیبات زیستی را می دهد. این تحقیق به تولید مواد مصنوعی کمک می کند که از استخوان تقلید می کنند.

با استفاده از پویایی مولکولی – در این مورد شبیه سازی رایانه ای حرکت فیزیکی اتم ها و مولکول ها – Nair و Fielder مکانیک و خواص حرارتی زیست کامپوزیت های پایه کلاژن را که حاوی درصد های مختلف وزنی مواد معدنی ، آب و نانولوله های کربنی است ، تحت بارهای خارجی مطالعه کردند.

آنها دریافتند که تغییرات در آب و محتوای مواد معدنی به شدت بر رفتار مکانیکی و خواص ترکیبات زیستی تأثیر می گذارد که ساختار آنها از ترکیب استخوان در مقیاس نانو تقلید می کند. با افزایش هیدراتاسیون ، ترکیبات زیستی در معرض استرس آسیب پذیرتر می شوند. علاوه بر این ، Nair و Fielder دریافتند که وجود نانولوله های کربنی در کلاژن غیر معدنی تغییر شکل مناطق شکاف را کاهش می دهد.

محققان همچنین سختی را آزمایش کرده اند که اندازه گیری استاندارد مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکل است. زیست ترکیبات کلاژن معدنی و غیر معدنی هر دو با محتوای بالاتر آب ثبات کمتری نشان می دهند. کامپوزیت ها با 40٪ کانی سازی ، بدون توجه به مقدار محتوای آب ، دو برابر مواد معدنی قوی تر هستند. سختی کامپوزیت ها با نانولوله های کربنی با کلاژن معدنی قابل مقایسه است.

فیلدر گفت: “با افزایش درجه كانی شدن یا محتوای نانولوله های كربنی در بیوكامپوزیت های كلاژن ، اثر آب در تغییر درجه تغییر شكل كاهش می یابد.”

همچنین مشخص شده است که بیوکامپوزیتهای ساخته شده از نانولولههای کلاژن و کربن دارای گرمای ویژه بالاتری نسبت به بیوکامپوزیتهای کلاژن معدنی مورد مطالعه هستند ، که این امر آنها را مستعد مقاومت در برابر آسیبهای گرمایی می کند که ممکن است در حین کاشت یا استفاده کاربردی ایجاد شود. از ترکیب مانند اکثر مواد بیولوژیکی ، استخوان سلسله مراتبی است – با ساختارهای مختلف در مقیاس های مختلف. در سطح ریز مقیاس ، استخوان از الیاف کلاژن تشکیل شده از نانوالیاف کوچکتر به نام الیاف تشکیل شده است که از پروتئین های کلاژن ، بلورهای معدنی به نام آپاتیت و آب تشکیل شده است. فیبرهای کلاژن در برخی مناطق با هم همپوشانی دارند و با شکاف در مناطق دیگر جدا می شوند.

نایر ، استادیار مهندسی مکانیک گفت: “اگرچه چندین مطالعه مکانیک فیبریل را مشخص کرده است ، اما تأثیرات تغییر و توزیع آب و مواد معدنی در مناطق الیافی و همپوشانی بررسی نشده است.” “کاوش در این مناطق درک درستی از ساختار استخوان ایجاد می کند ، که برای کشف خواص مواد آن بسیار مهم است. اگر این خصوصیات را درک کنیم ، می توانیم مواد و ترکیبات زیستی را با الهام از زیست بهتر طراحی و بسازیم.”

###

یافته های محققان در بیومکانیک و مدل سازی در مکانیولوژی و بیومکانیک بین المللی.

شبیه سازی های رایانه ای با استفاده از یک مرکز محاسبات با کارایی بالا در آرکانزاس در دانشگاه آرکانزاس انجام شد.

نایر استاد مهندسی مکانیک قرن 21 است. Fielder عضو آکادمی دکترا و دانشجوی دکترای برنامه دانشگاه در علوم و مهندسی مواد است.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir