Designed biomaterials to mimic the mechanical properties of muscles

提丁 生物材料 人工肌肉 天然橡胶 弹性体 材料科学 纳米技术 生物物理学 自愈水凝胶 弹性(物理) 复合材料 计算机科学 心肌细胞 生物 肌节 人工智能 高分子化学 内分泌学 医学 执行机构
作者
Shanshan Lv,Daniel Dudek,Yi Cao,M. M. Balamurali,John M. Gosline,Hongbin Li
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:465 (7294): 69-73 被引量:543
标识
DOI:10.1038/nature09024
摘要

The passive elasticity of muscle is largely governed by the I-band part of the giant muscle protein titin, a complex molecular spring composed of a series of individually folded immunoglobulin-like domains as well as largely unstructured unique sequences. These mechanical elements have distinct mechanical properties, and when combined, they provide the desired passive elastic properties of muscle, which are a unique combination of strength, extensibility and resilience. Single-molecule atomic force microscopy (AFM) studies demonstrated that the macroscopic behaviour of titin in intact myofibrils can be reconstituted by combining the mechanical properties of these mechanical elements measured at the single-molecule level. Here we report artificial elastomeric proteins that mimic the molecular architecture of titin through the combination of well-characterized protein domains GB1 and resilin. We show that these artificial elastomeric proteins can be photochemically crosslinked and cast into solid biomaterials. These biomaterials behave as rubber-like materials showing high resilience at low strain and as shock-absorber-like materials at high strain by effectively dissipating energy. These properties are comparable to the passive elastic properties of muscles within the physiological range of sarcomere length and so these materials represent a new muscle-mimetic biomaterial. The mechanical properties of these biomaterials can be fine-tuned by adjusting the composition of the elastomeric proteins, providing the opportunity to develop biomaterials that are mimetic of different types of muscles. We anticipate that these biomaterials will find applications in tissue engineering as scaffold and matrix for artificial muscles.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
miaxj完成签到,获得积分10
1秒前
道道sy完成签到,获得积分10
1秒前
阿尼完成签到 ,获得积分10
2秒前
辛菜头完成签到,获得积分10
2秒前
希望可讲述完成签到 ,获得积分10
4秒前
六六发布了新的文献求助10
5秒前
aaron完成签到,获得积分10
6秒前
34101127完成签到,获得积分10
6秒前
lilylwy完成签到 ,获得积分0
12秒前
hhllhh完成签到 ,获得积分10
13秒前
d_fishier完成签到 ,获得积分10
15秒前
ChatGPT发布了新的文献求助10
15秒前
Maud完成签到 ,获得积分10
21秒前
小新完成签到 ,获得积分10
21秒前
端庄小懒虫完成签到,获得积分10
22秒前
高贵曼柔完成签到,获得积分10
25秒前
yellow完成签到,获得积分10
25秒前
ZL完成签到,获得积分10
26秒前
ChatGPT发布了新的文献求助10
27秒前
WUZY完成签到,获得积分10
28秒前
周雪完成签到 ,获得积分10
29秒前
心灵美的翠完成签到,获得积分10
33秒前
碧蓝丹烟完成签到 ,获得积分10
33秒前
Laser_eyes完成签到,获得积分10
41秒前
ChatGPT发布了新的文献求助10
42秒前
风信子完成签到,获得积分10
45秒前
janeeeeeee完成签到,获得积分10
45秒前
48秒前
cepha完成签到 ,获得积分10
50秒前
执着的导师完成签到,获得积分0
52秒前
俺寻思者完成签到,获得积分10
53秒前
111完成签到 ,获得积分10
55秒前
patrickzhao完成签到,获得积分10
55秒前
当冬夜渐暖完成签到,获得积分10
56秒前
yywang完成签到,获得积分10
57秒前
冰_完成签到 ,获得积分10
58秒前
阿白完成签到,获得积分10
1分钟前
肖的花园完成签到 ,获得积分10
1分钟前
hya2044完成签到 ,获得积分10
1分钟前
纯真怜梦完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Malcolm Fraser : a biography 680
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Organic Reactions Volume 118 400
A Foreign Missionary on the Long March: The Unpublished Memoirs of Arnolis Hayman of the China Inland Mission 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6459107
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8268335
关于积分的说明 17621442
捐赠科研通 5528271
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2905885
邀请新用户注册赠送积分活动 1882600
关于科研通互助平台的介绍 1727705