這可(ke)能有助(zhu)于(yu)研究(jiu)(jiu)癌細胞(bao)或免疫細胞(bao)如何在全身不同器官間(jian)遷移。在一(yi)(yi)系(xi)列實驗中，研究(jiu)(jiu)人(ren)員表明，海(hai)(hai)(hai)藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)-GO涂(tu)層可(ke)以(yi)防(fang)止油在高鹽(yan)(yan)(yan)度(du)條件下污染玻璃(li)表面。研究(jiu)(jiu)人(ren)員表示(shi)，這可(ke)能使(shi)海(hai)(hai)(hai)藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)-GOG水凝膠可(ke)用(yong)于(yu)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)環境中使(shi)用(yong)的(de)涂(tu)料和結(jie)構。布朗大學的(de)研究(jiu)(jiu)人(ren)員展示(shi)了(le)(le)一(yi)(yi)種(zhong)使(shi)用(yong)氧化石(shi)墨烯(GO)為海(hai)(hai)(hai)藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)制(zhi)成的(de)水凝膠材料添加一(yi)(yi)些(xie)骨(gu)架的(de)方法，海(hai)(hai)(hai)藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)是一(yi)(yi)種(zhong)天然材料，來(lai)自海(hai)(hai)(hai)藻(zao)，目前(qian)用(yong)于(yu)各種(zhong)生物醫(yi)學應用(yong)。發(fa)表在Carbon雜(za)志上的(de)一(yi)(yi)篇論文中，研究(jiu)(jiu)人(ren)員描(miao)述了(le)(le)一(yi)(yi)種(zhong)3D打印方法，用(yong)于(yu)制(zhi)造復雜(za)耐用(yong)的(de)藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)-GO結(jie)構，這種(zhong)結(jie)構比單獨使(shi)用(yong)海(hai)(hai)(hai)藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)更堅硬(ying)，更耐破(po)碎。

　　布朗大學(xue)的(de)(de)研究人員展示了(le)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)使用(yong)氧化石墨烯(GO)為海藻酸鹽制(zhi)成(cheng)的(de)(de)水(shui)凝(ning)膠材料添加(jia)一(yi)(yi)(yi)些骨架(jia)的(de)(de)方法(fa)，海藻酸鹽是一(yi)(yi)(yi)種(zhong)天然材料，來自海藻，目前用(yong)于各種(zhong)生物醫學(xue)應用(yong)。發(fa)表(biao)在Carbon雜(za)志上的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)篇論文中(zhong)，研究人員描述了(le)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)3D打印方法(fa)，用(yong)于制(zhi)造(zao)復雜(za)耐用(yong)的(de)(de)藻酸鹽-GO結構，這種(zhong)結構比單(dan)獨使用(yong)海藻酸鹽更堅硬(ying)，更耐破(po)碎。

　　“使(shi)用海藻酸(suan)鹽水(shui)凝膠的(de)一個限制因素是它(ta)們(men)非常脆弱(ruo)，它(ta)們(men)在(zai)機械載(zai)荷或低(di)鹽溶液中往往會分崩離析。”領導了這項研究的(de)布朗工(gong)程學院博士生ThomasValentin說(shuo)，“我們(men)展示的(de)是，通過加入(ru)氧化石墨烯納(na)米片(pian)，我們(men)可以(yi)使(shi)這些結構更(geng)加穩健。”

　　該研究表明，這種(zhong)材料(liao)還能(neng)夠響(xiang)應不同的(de)化學處理(li)變得更(geng)硬或更(geng)柔軟(ruan)，這意味(wei)著它可(ke)以用來(lai)制(zhi)造能(neng)夠實時對周(zhou)圍環境做出反(fan)應的(de)“智(zhi)能(neng)”材料(liao)。此外，藻酸(suan)鹽-GO保留了海藻酸(suan)鹽排斥油(you)的(de)能(neng)力，使新(xin)材料(liao)成為一種(zhong)堅固的(de)防污涂料(liao)。

　　用于制(zhi)造材料的(de)(de)3D打印(yin)稱為立體(ti)平(ping)版印(yin)刷術(shu)(shu)。該技術(shu)(shu)使用由計算(suan)機輔(fu)助設(she)計系統控制(zhi)的(de)(de)紫外激光來追蹤(zong)光活性聚合物溶(rong)液(ye)表面上的(de)(de)圖案。光使聚合物結合在(zai)一(yi)起，從(cong)(cong)溶(rong)液(ye)中形成固體(ti)3D結構(gou)(gou)。重復(fu)跟蹤(zong)過程，直到從(cong)(cong)底(di)部向上逐(zhu)層(ceng)構(gou)(gou)建整個對象。在(zai)這種情況下，聚合物溶(rong)液(ye)是使用海藻酸鈉與氧(yang)化石(shi)墨烯片混(hun)合制(zhi)成的(de)(de)，氧(yang)化石(shi)墨烯是一(yi)種碳基(ji)材料，形成一(yi)個原(yuan)子厚(hou)的(de)(de)納米片，比鋼的(de)(de)強度要強。

　　該(gai)技術(shu)的一個優點是藻酸鈉聚合物通過離子(zi)鍵連(lian)接(jie)。這(zhe)些鍵足(zu)夠牢固，可以(yi)把材(cai)(cai)料(liao)粘在一起，但它們可以(yi)被某些化學處理(li)破壞。這(zhe)使(shi)材(cai)(cai)料(liao)能(neng)夠動態響應外部刺(ci)激(ji)。此前，布朗的研究(jiu)人員表(biao)明，這(zhe)種(zhong)“離子(zi)交聯”可以(yi)用(yong)來制造藻酸鹽材(cai)(cai)料(liao)，這(zhe)種(zhong)材(cai)(cai)料(liao)可以(yi)根據需要降解，當使(shi)用(yong)一種(zhong)化學物質清除材(cai)(cai)料(liao)內部結(jie)構中(zhong)的離子(zi)時，這(zhe)種(zhong)材(cai)(cai)料(liao)會迅速(su)溶解。

　　對于(yu)這項新(xin)研(yan)究，研(yan)究人員希望(wang)了解氧化石墨(mo)烯如何(he)改變(bian)藻酸鹽(yan)結構的(de)機械(xie)性能(neng)。他們表明藻酸鹽(yan)-GO的(de)硬度可以是單獨的(de)藻酸鹽(yan)的(de)兩倍，而且(qie)更能(neng)抵抗(kang)開裂的(de)破(po)壞。

　　“加入氧(yang)化(hua)石墨烯使(shi)藻酸(suan)鹽(yan)水(shui)凝(ning)膠與(yu)氫鍵結(jie)合。”布朗(lang)的(de)(de)工(gong)程助理教(jiao)授兼該論文(wen)的(de)(de)資深作者IanY.Wong說(shuo)。“我(wo)們認(ren)為(wei)抗(kang)裂(lie)性(xing)是(shi)由(you)于(yu)裂(lie)縫不(bu)得(de)不(bu)繞過散布的(de)(de)石墨烯片，而(er)不(bu)是(shi)通(tong)過均勻的(de)(de)海藻酸(suan)鹽(yan)就能直接斷裂(lie)。”

　　額(e)外(wai)的(de)(de)硬度(du)使研究人(ren)(ren)員能(neng)夠打(da)印出具有懸(xuan)垂部分的(de)(de)結構，而單(dan)獨(du)使用海藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)是不(bu)可(ke)能(neng)的(de)(de)。此外(wai)，增加的(de)(de)硬度(du)并不(bu)能(neng)阻止海藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)-GO墨烯對外(wai)界刺激的(de)(de)反(fan)應，就像海藻(zao)酸(suan)鹽(yan)(yan)單(dan)獨(du)作用一(yi)樣。研究人(ren)(ren)員表(biao)明，通(tong)過(guo)將材(cai)料(liao)浸(jin)泡在(zai)(zai)去除離子(zi)的(de)(de)化(hua)學物質中，材(cai)料(liao)會膨脹并變得更柔軟。當離子(zi)通(tong)過(guo)在(zai)(zai)離子(zi)鹽(yan)(yan)中洗(xi)滌而恢復(fu)時，材(cai)料(liao)恢復(fu)了(le)它們的(de)(de)硬度(du)。實(shi)驗(yan)表(biao)明，通(tong)過(guo)改變材(cai)料(liao)的(de)(de)外(wai)部離子(zi)環境，可(ke)以將材(cai)料(liao)的(de)(de)硬度(du)調整到500倍以上。

　　研究(jiu)人員說，改變其硬度的(de)能力(li)可(ke)以使(shi)海藻酸鹽(yan)-GO在(zai)各(ge)種(zhong)應用(yong)中發(fa)揮(hui)作用(yong)，包括(kuo)動態細(xi)胞(bao)培養。

　　“你可以想象這(zhe)樣(yang)一個(ge)場(chang)景，你可以在僵(jiang)硬的(de)環境中(zhong)對活細胞進行(xing)成像，然后立即改變到更柔和的(de)環境，看(kan)(kan)看(kan)(kan)同樣(yang)的(de)細胞可能會如何(he)反應。”Valentin說。這(zhe)可能有助于研究(jiu)癌細胞或(huo)免疫細胞如何(he)在全身不同器官間遷移。

　　而且由于(yu)海藻酸(suan)鹽-GO保留(liu)了(le)純海藻酸(suan)鹽強大的防油性能，新(xin)材料(liao)可以(yi)制成(cheng)出色的涂(tu)層(ceng)，防止油污和其他(ta)污垢在(zai)表(biao)面積聚。在(zai)一系列實(shi)驗中，研究(jiu)人(ren)員表(biao)明(ming)，海藻酸(suan)鹽-GO涂(tu)層(ceng)可以(yi)防止油在(zai)高(gao)鹽度條(tiao)件(jian)下污染玻璃表(biao)面。研究(jiu)人(ren)員表(biao)示，這(zhe)可能使海藻酸(suan)鹽-GOG水(shui)凝(ning)膠可用(yong)于(yu)海洋環境(jing)中使用(yong)的涂(tu)料(liao)和結構。

　　“這些復合材(cai)料可用作(zuo)海洋中的傳感器，在石油泄漏時持續讀取數據，或作(zuo)為防(fang)污涂(tu)層(ceng)，有助于保持船體清潔。”Wong說(shuo)。由石墨烯提供的額外硬度將使這種材(cai)料或涂(tu)層(ceng)比單獨的藻酸鹽更(geng)耐用。

　　研究人員計(ji)劃繼(ji)續嘗試(shi)新材料，尋(xun)找簡(jian)化(hua)生(sheng)產方法并繼(ji)續優化(hua)其性(xing)能的方法。

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