仿蜘蛛丝结构纤维的微流控制备及应用

生命体在长期的自然选择过程中呈现出结构与功能的适应性，这为科学家提供了制备新材料的一个思路，即通过模仿生物体内的微纳结构来使材料具备特殊的功能性。这其中的一个典型的例子就是蜘蛛丝，其具有良好的机械性能和特殊的浸润性。这些性质与其独特的周期性纺锤状结节结构有关。近年来，受到这一现象的启发，已有许多关于仿生蜘蛛丝制备的研究，这些材料在水分运输方面有重要的应用价值。然而，传统方法较难实现对纺锤结尺寸和单分散性的控制。此外，所制备的纤维功能也较为单一，尤其是在生物医学领域的应用还有待开发。

近日，东南大学生物电子学国家重点实验室赵远锦教授研究团队及顾忠泽教授研究团队合作，首次提出将微流控纺丝与乳化技术相结合，将纤维形成、液膜涂覆、以及液滴形成等三个主要步骤集成在微流控芯片内，制备了具有仿蜘蛛丝结构的纺锤结纤维材料，并拓展了其在生物医学领域的应用。由于微流控技术能够实现对微量液体的精确操控，所制备的纤维尺寸具有很高的均一性和可控性。此外，该技术可以实现对纺锤结成分的控制，从而使纤维具有响应性水分收集、非球面胶体组装，以及细胞微载体阵列等多重功能。

这种基于微流控技术制备的仿生纺锤结纤维材料在构建新型智能化水分收集系统、各向异性光学器件及细胞培养等领域具有重要的应用前景。该研究成果发表于Small (DOI: 10.1002/smll.201600286)。