生命體在長期的自然選擇過程中呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)性，這為科學(xué)家提供了制備新材料的一個(gè)思路，即通過模仿生物體內(nèi)的微納結(jié)構(gòu)來使材料具備特殊的功能性。這其中的一個(gè)典型的例子就是蜘蛛絲，其具有良好的機(jī)械性能和特殊的浸潤性。這些性質(zhì)與其獨(dú)特的周期性紡錘狀結(jié)節(jié)結(jié)構(gòu)有關(guān)。近年來，受到這一現(xiàn)象的啟發(fā)，已有許多關(guān)于仿生蜘蛛絲制備的研究，這些材料在水分運(yùn)輸方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而，傳統(tǒng)方法較難實(shí)現(xiàn)對紡錘結(jié)尺寸和單分散性的控制。此外，所制備的纖維功能也較為單一，尤其是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還有待開發(fā)。

近日，東南大學(xué)生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙遠(yuǎn)錦教授研究團(tuán)隊(duì)及顧忠澤教授研究團(tuán)隊(duì)合作，首次提出將微流控紡絲與乳化技術(shù)相結(jié)合，將纖維形成、液膜涂覆、以及液滴形成等三個(gè)主要步驟集成在微流控芯片內(nèi)，制備了具有仿蜘蛛絲結(jié)構(gòu)的紡錘結(jié)纖維材料，并拓展了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。由于微流控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對微量液體的精確操控，所制備的纖維尺寸具有很高的均一性和可控性。此外，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對紡錘結(jié)成分的控制，從而使纖維具有響應(yīng)性水分收集、非球面膠體組裝，以及細(xì)胞微載體陣列等多重功能。

這種基于微流控技術(shù)制備的仿生紡錘結(jié)纖維材料在構(gòu)建新型智能化水分收集系統(tǒng)、各向異性光學(xué)器件及細(xì)胞培養(yǎng)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。該研究成果發(fā)表于Small (DOI: 10.1002/smll.201600286)。