微納尺度的可控刺激響應(yīng)生物基材料微結(jié)構(gòu)對生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要意義。尤其是具有定義的幾何形貌和可重復性好的智能響應(yīng)型微尺度結(jié)構(gòu)與器件一直是研究熱點。雙光子聚合微納加工作為一門新興的微納加工技術(shù)，為高精細三維微尺度結(jié)構(gòu)的制備提供了有力工具，并可保證微尺度結(jié)構(gòu)的幾何形貌和制備可重復性。
中國科學院理化技術(shù)研究所仿生智能界面科學中心有機納米光子學實驗室項目研究員鄭美玲，與天津大學化工學院副教授邢金峰合作，利用雙光子聚合微加工技術(shù)制備了牛血清白蛋白（BSA）基三維微尺度結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)這類結(jié)構(gòu)具有可控的表面形貌和pH響應(yīng)性能。
表面形貌對微尺度結(jié)構(gòu)與器件的性能及應(yīng)用極為重要，論文探究了微尺度結(jié)構(gòu)形貌與聚合體系中BSA濃度之間的關(guān)系，實驗表明隨著BSA濃度的增加，結(jié)構(gòu)表面形貌從明顯粗糙且多孔狀漸變?yōu)榧毮伖饣瑺?，實現(xiàn)從粗糙到光滑的可控轉(zhuǎn)變。
研究團隊利用高濃度的蛋白設(shè)計、制備具有可逆pH響應(yīng)性能和“表情多變”的熊貓臉微浮雕，來進一步考察BSA微尺度結(jié)構(gòu)的刺激響應(yīng)性能。研究發(fā)現(xiàn)，這種微尺度結(jié)構(gòu)在酸性和堿性環(huán)境的循環(huán)中均表現(xiàn)出可逆溶脹性能。微尺度結(jié)構(gòu)的可逆變形導致的有趣的“表情多變”熊貓臉在圖像識別和智能傳感上具有潛在的應(yīng)用價值。
科研人員進一步利用高濃度蛋白設(shè)計和制備具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的微篩功能性器件。由于高濃度蛋白微尺度結(jié)構(gòu)在不同pH溶液中的溶脹行為明顯，微篩在不同pH環(huán)境下可以被調(diào)控出具有不同尺寸的網(wǎng)孔，這種微篩功能器件為微粒可控篩選分離提供了可能性。
表面形貌可控的蛋白質(zhì)基微尺度結(jié)構(gòu)與器件的構(gòu)筑，將為可定義幾何形貌的微尺度結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制備提供參考，并鑒于其良好的生物相容性和優(yōu)勢的pH響應(yīng)行為，將為其在組織工程、再生醫(yī)學、生物仿生和傳感領(lǐng)域的潛在應(yīng)用開辟新途徑。
相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS applied Materials and Interface上。研究工作得到科技部納米科技重點專項、國家自然科學基金重大研究計劃集成項目、國家自然科學面上基金項目的支持。
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