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我国科研人员找到生物材料形态变化的“控制键”

  新华社深圳2月10日电(记者 陈宇轩)手指轻轻触碰,叶子迅速闭合起来——含羞草的特性启发了科研人员。中国科学院深圳先进技术研究院一个科研团队近日称,他们从含羞草获得灵感,成功控制了传统生物材料的形态变化,这一发现有望拓展人工器官的材料来源。

  这篇研究论文发表在近期的《Research》杂志上。《Research》是被国际权威期刊《Science》纳入合作计划的刊物之一,是中国科协与《Science》主办方——美国科学促进会合办的权威学术期刊。

  如何让生物材料的外形根据人们的需求发生变化,制造出更适合医学应用的材料,这是长期困扰科研人员的难题。

  论文通讯作者、中国科学院深圳先进技术研究院副研究员杜学敏告诉记者,从海带中提取的海藻酸钠可以形成一种柔软的水凝胶,其力学和生物特性都与人的软体组织类似。但是,这种水凝胶缺乏形态变化的能力,难以成为人工器官的材料。

  含羞草给了科研人员灵感。杜学敏的科研团队发现,含羞草之所以会“害羞”,核心是植物细胞内部离子的调节作用。因此,他们花了9个月时间,在海藻酸钠制成的水凝胶上,设计出了类似含羞草的结构,并将水凝胶放在特制溶液中,通过调节溶液中钠离子和钙离子相互作用,成功控制了水凝胶“从螺旋状到反向螺旋状”的形态变化。

  华东师范大学化学与分子工程学院教授张利东表示,这项仿生设计为解决传统生物材料的形态变化提供了普适性方法,有望拓展部分生物材料在再生医学、柔体机器人等领域的应用范围。

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