中科院团队从含羞草获得灵感,成功控制传统生物材料的形态变化

发布时间:2019-02-12


想必大家小时候都接触过含羞草(MimosapudicaLinn.),含羞草为豆科多年生草本或亚灌木,由于叶子会对热和光产生反应,受到外力触碰会立即闭合,所以得名含羞草。
 
据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。该研究论文发表在美国科学促进会合办的权威学术期刊《Research》杂志上。
 

长期以来,生物材料是用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料,即用于取代、修复活组织的天然或人造材料,其作用药物不可替代。


 


因此,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,这是困扰科研人员的难题。
 
据论文通讯作者、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。
 

由于植物与动物不同,没有神经系统,没有肌肉,它不会感知外界的刺激,而含羞草与一般植物不同,它在受到外界触动时,叶柄下垂,小叶片合闭,此动作人们理解为“害羞”,故称之为含羞草。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。


 


顺着这个灵感,研究人员花了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。

 
“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。”华东师范大学化学与分子工程学院教授张利东表示。
 
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