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，這為科學家提供了制備新材料的一個思路，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。這其中的一個典型的例子就是蜘蛛絲，其具有良好的機械性能和特殊的浸潤性。這些性質(zhì)與其獨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，這些材料在水分運輸方面有重要的應(yīng)用價值。然而，傳統(tǒng)方法較難實現(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)學領(lǐng)域的應(yīng)用還有待開發(fā)。

近日，東南大學生物電子學國家重點實驗室趙遠錦教授研究團隊及顧忠澤教授研究團隊合作，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)、各向異性光學器件及細胞培養(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)。