厦门大学侯旭教授团队 Adv. Mater.：具有外部诱导内部微尺度流动的仿生液体囊袋

2025-01-13 来源：高分子科技

微尺度流体控制系统的核心在于材料的精心设计与制造，其在微型阀门、化学分析、生物检测和药物递送等领域发挥了重要作用。然而，当前在响应控制方面的研究主要依赖直接作用于孔隙和通道内表面，以实现流体调控，这类设计通过改变输送流体的性质实现快速的激活响应。然而，高度可逆的界面切换往往会在流体系统中引入稳定性问题，而内部流体控制组件则可能加剧一些挑战，尤其是结垢问题。

近日，厦门大学侯旭教授团队受胃黏膜启发，开发了一种仿生液体囊袋材料。该材料由热驱动水凝胶和多孔基质组成，其中热驱动水凝胶作为外部激活单元，能够响应温度刺激释放交互流动液体；多孔基质则作为互连囊袋，用于交互流动液体的传输，从而实现可控的内部传输流体流动及自适应屏障功能（图1）。研究团队采用全球首款液体门控智能测试分析仪实时监测了限域流体传输过程中的行为变化，并AI智能分析相关传输特征，实验和理论分析表明，液体囊袋的稳定性及其流体调控能力依赖于外部激活单元与内部流体间的互连囊袋结构（图2）。这种创新设计不仅为在响应材料界面上调节微尺度流动提供了全新思路，还展现出顺序药物释放、自清洁、抗污和抗溶胀的特性（图3），成功解决了微流控领域长期存在的关键难题。这一研究成果以“Bioinspired Liquid Pockets with Externally Induced Internal Microscale Flow”为题发表在《Advanced materials》上。

图 1. 受胃粘膜屏障结构启发的仿生液体囊袋的设计

图 2. 仿生液体囊袋材料系统响应行为的可逆性和可控性

图 3. 仿生液体囊袋的可调顺序药物释放

该项研究通过外部激活单元调控内部微尺度流体流动，突破了传统微流控系统的关键局限性，后者往往依赖内部组件进行流体控制。通过引入互连囊袋结构，实现了交互流动液体的可逆传输，确保了微尺度流体行为的稳定性和可控性，同时有效防止污染和粘附，并提供可调节的顺序药物释放功能。这一创新成果不仅解决了微流控领域的长期技术难题，还为智能材料、药物递送和化学合成等领域提供了全新思路。借鉴生物启发的设计原则，该研究开创了一种将流体输运控制集成到智能材料系统中的新方法。在受限空间内稳定操控流体的能力，为人工器官系统、靶向药物治疗以及先进诊断设备的未来设计带来了重要启示，推动该领域向更加自适应和多功能化的系统方向迈进。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202415661

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻