Self-Healing Composites via Novel Biomolecular Design and Processing

通过新颖的生物分子设计和加工实现自修复复合材料

基本信息

  • 批准号:
    7933903
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.86万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-17 至 2012-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): This application addresses broad Challenge Area (13) Smart Biomaterials - Theranostics and specific Challenge Topic, 13-DE-101* Novel Self-Healing Smart Dental and Bio-Restorative Materials. Effective repair and replacement of skeletal tissue by synthetic materials remains one of the great challenges in healthcare today. Although metallic orthopedic and dental implants enjoy widespread use and success in modern orthopedic and dental clinical practice, they remain poor substitutes for the tissues they are intended to replace. Natural mineralized tissues of the teeth and bones are composites of inorganic and organic phases, having evolved over many millions of years to be lightweight, strong, damage tolerant, and capable of self-healing. Despite significant efforts toward improving composite science and technology over the last thirty years, only marginal improvements in composite performance have been realized for in-vivo applications. Specifically, replacement of load-bearing skeletal tissues with synthetic materials capable of withstanding the harsh conditions inside the human body and extreme cyclic loading conditions for years or even decades of continuous service remains an unmet goal. Our vision is to meet this challenge by combining innovative biologically inspired polymer design and synthesis, fundamental studies of bonding at the organic-inorganic interface, and an elegant approach to composite processing. We hypothesize that our bioinspired, unified approach will lead to novel high strength composite materials with self-healing capacity. Inspired by self- healing materials found in nature, the composition of organic and inorganic phases will be designed to impart unique self-healing characteristics and will be fabricated using unique composite processing methodology to yield robust, high-strength composites. This study will lead the way toward next generation composite materials for replacement of bone and teeth. In this project we employ a biologically inspired approach to the development of composite materials with high strength and high damage tolerance as a result of self-healing properties. This study may lead to a new generation of clinical materials for replacement of bone and teeth.
描述(由申请人提供):本申请涉及广泛的挑战领域(13)智能生物材料-治疗诊断学和特定的挑战主题,13-DE-101* 新型自愈合智能牙科和生物修复材料。通过合成材料有效修复和替换骨骼组织仍然是当今医疗保健领域的重大挑战之一。虽然金属骨科和牙科植入物在现代骨科和牙科临床实践中得到广泛使用和成功,但它们仍然是它们打算取代的组织的不良替代品。牙齿和骨骼的天然矿化组织是无机相和有机相的复合物,经过数百万年的进化,它们重量轻,坚固,耐损伤,并且能够自我修复。尽管在过去的三十年里,为了改善复合材料科学和技术做出了重大努力,但对于体内应用,复合材料性能的改善仅是微不足道的。具体而言,用能够承受人体内的恶劣条件和极端循环载荷条件持续数年甚至数十年的合成材料替换承重骨骼组织仍然是一个未满足的目标。我们的愿景是通过结合创新的生物启发聚合物设计和合成,有机-无机界面键合的基础研究以及复合材料加工的优雅方法来应对这一挑战。我们假设,我们的生物启发,统一的方法将导致新的高强度复合材料的自我修复能力。受自然界中发现的自修复材料的启发,有机和无机相的组成将被设计为赋予独特的自修复特性,并将使用独特的复合材料加工方法来制造,以产生坚固的高强度复合材料。这项研究将引领下一代骨和牙齿替代复合材料的发展。在这个项目中,我们采用生物启发的方法来开发具有高强度和高损伤容限的复合材料,作为自我修复性能的结果。这项研究可能会导致新一代的临床材料,用于替代骨和牙齿。

项目成果

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专著数量(0)
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