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仿蜘蛛絲結構纖維的微流控制備及應用

仿蜘蛛絲結構纖維的微流控制備及應用

生命體在長期的自然選擇過程中呈現出結構與功能的適應性,這為科學家提供了製備新材料的一個思路,即通過模仿生物體內的微納結構來使材料具備特殊的功能性。這其中的一個典型的例子就是蜘蛛絲,其具有良好的機械性能和特殊的浸潤性。這些性質與其獨特的周期性紡錘狀結節結構有關。近年來,受到這一現象的啟發,已有許多關於仿生蜘蛛絲製備的研究,這些材料在水分運輸方面有重要的應用價值。然而,傳統方法較難實現對紡錘結尺寸和單分散性的控制。此外,所製備的纖維功能也較為單一,尤其是在生物醫學領域的應用還有待開發。

近日,東南大學生物電子學國家重點實驗室趙遠錦教授研究團隊及顧忠澤教授研究團隊合作,首次提出將微流控紡絲與乳化技術相結合,將纖維形成、液膜塗覆、以及液滴形成等三個主要步驟集成在微流控晶元內,製備了具有仿蜘蛛絲結構的紡錘結纖維材料,並拓展了其在生物醫學領域的應用。由於微流控技術能夠實現對微量液體的精確操控,所製備的纖維尺寸具有很高的均一性和可控性。此外,該技術可以實現對紡錘結成分的控制,從而使纖維具有響應性水分收集、非球面膠體組裝,以及細胞微載體陣列等多重功能。

這種基於微流控技術製備的仿生紡錘結纖維材料在構建新型智能化水分收集系統、各向異性光學器件及細胞培養等領域具有重要的應用前景。該研究成果發表於Small (DOI: 10.1002/smll.201600286)。

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