CAREER: Electrospinning-Enabled Bio-Inspired Materials Research and Education

职业:静电纺丝仿生材料研究和教育

基本信息

  • 批准号:
    0746703
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-02-01 至 2015-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research objective of this Faculty Early Career Development (CAREER) Program project is to study the mesoscale (1) structure, (2) dynamics and (3) functionality of electrospun nanofibers by mimicking the protein-guided mineralization of extracellular matrix in skeletal tissue. The research will develop nanofiber-architectural composite constructs for enhanced mechanical properties and functionality. Highly aligned nanofibers derived from synthetic polymers will be spun to controlled diameters. The morphology, mechanical and deformation characteristics of the nanofibers will be extensively evaluated. A cross disciplinary team of structural biologists, polymer physicists, and orthopedics will assess the functionality of the materials studied for use in biological applications.If successful, this work will enable understanding of polymer processing of synthetic equivalents of natural materials using interlocking polymer-ceramics. It will produce urgently needed empirical data in the mesoscale domain that cannot be otherwise obtained by modeling or modeling of natural species using either known properties of the bulk samples or purely theoretical values from atomistic or molecular simulations. It will have impact on stretching, patterning, imprinting of micro-, nano, and meso-scale polymeric components and thus enable future processing of polymeric devices using electrospinning techniques. The efforts will address the abrupt change in mechanical strength, modulus and toughness at a critical length scale of polymer fiber diameter. It will subsequently lead to evolution of a new paradigm for fabricating miniaturized organic-matrix composites. By integrating life sciences with a traditional mechanical engineering curriculum, the project will be a new and unique way to provide motivation for learning.
本学院早期职业发展(CAREER)计划项目的研究目标是通过模拟骨骼组织中细胞外基质的蛋白质引导矿化来研究电纺纳米纤维的介观(1)结构,(2)动力学和(3)功能。 该研究将开发纳米纤维建筑复合材料结构,以增强机械性能和功能。 来自合成聚合物的高度排列的纳米纤维将被纺成受控的直径。 纳米纤维的形态,机械和变形特性将被广泛评估。一个由结构生物学家、聚合物物理学家和整形外科医生组成的跨学科团队将评估所研究的材料在生物应用中的功能。如果成功,这项工作将使人们能够理解使用互锁聚合物陶瓷合成天然材料的聚合物加工。 它将产生迫切需要的经验数据,在中尺度域,不能以其他方式获得建模或建模的自然物种使用已知的属性的散装样品或纯理论值从原子或分子模拟。 它将对微米、纳米和介观尺度聚合物组分的拉伸、图案化、压印产生影响,从而使未来使用静电纺丝技术加工聚合物器件成为可能。 这些努力将解决在聚合物纤维直径的临界长度尺度下机械强度、模量和韧性的突然变化。这将导致一个新的范式的发展,用于制造小型化的有机基复合材料。 通过将生命科学与传统的机械工程课程相结合,该项目将成为一种新的独特的方式来提供学习动力。

项目成果

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