文章概述

    人類已經(jīng)使用蠶生產(chǎn)的絲綢達(dá)數(shù)世紀(jì)之久。近年來，蜘蛛絲由于其優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度、高彈性以及如蠶絲一樣的生物相容性，已成為大量生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的熱點(diǎn)材料。關(guān)于蠶絲結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)產(chǎn)生了0D顆粒材料，1D纖維材料，2D薄膜材料以及泡沫、凝膠、膠囊或微球體3D材料等。最新一期的Adv. Mater.上，瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）Wouter van derWijngaart等研究了重組蜘蛛絲在微圖案超疏水表面上的自組裝。在保留官能化絲生物活性的條件下，首次使用超疏水性表面來實(shí)現(xiàn)重組蜘蛛絲的結(jié)構(gòu)化。通過調(diào)整超疏水表面幾何形狀和絲綢溶液處理參數(shù)，可控構(gòu)筑絲綢涂層、納米線和片材，并討論了潛在機(jī)制和控制參數(shù)，為制造用于包括藥物遞送載體，光學(xué)傳感，抗微生物涂層和細(xì)胞培養(yǎng)支架應(yīng)用的絲綢結(jié)構(gòu)鋪平道路。

    圖文說明

    圖1  三種絲綢制備方法及其相應(yīng)結(jié)果圖解

    a）觸覺釋放（垂直沉積并立即去除柱狀陣列上的絲溶液液滴）→形成柱頂部的局部涂層；

    b）側(cè)向液滴移動(dòng)（絲溶液液滴在柱陣列上橫向滾動(dòng)）→生成絲納米線 / 局部定向線陣列；

    c）滴落鑄造（將絲溶液液滴垂直附著到柱狀陣列上，隨后蒸發(fā)）→形成自由絲綢片。

    圖2.觸覺釋放方法產(chǎn)生的局部Z-絲綢涂層的表征數(shù)據(jù)圖

    a）局部涂覆后柱直徑d =15μm和柱間距i =15μm的柱形陣列的頂視熒光圖像；

    b）不同柱直徑和柱間隙表面絲線產(chǎn)量占涂覆量的比例；

    c）a的平均熒光強(qiáng)度表明涂層較均勻，涂層陣列（圖2c）上有輕微的強(qiáng)度梯度；

    d）a中每個(gè)支柱的平均強(qiáng)度的直方圖，具有9％標(biāo)準(zhǔn)變化的正態(tài)高斯擬合，這可能是由于液滴不均勻去除導(dǎo)致絲溶液和柱子之間的接觸時(shí)間不同造成的；

    e）一個(gè)支柱的熒光強(qiáng)度的表面輪廓，觀察到與中心相比在柱子邊緣有更高的強(qiáng)度，這可以歸因于咖啡環(huán)效應(yīng)。

    圖3. d =15μm、i =10μm，液滴速度10mm s-1下陣列上使用橫向液滴移動(dòng)形成的Z-絲納米線測試結(jié)果

    a）納米線的頂視熒光圖像；

    b）放大（a）；

    c）支柱的SEM圖像，其皺褶片形式的涂層以及其間的納米線；

    d）液滴0.1mm s-1橫向移動(dòng)生成的的表面絲線含量；

    e）液滴10mm s-1橫向移動(dòng)生成的的表面絲線含量；

    f）d =15μm、i =10μm、液滴0.1-10mm橫向移動(dòng)生成的的表面絲線含量變化圖；

    g）（d，i，s）=（15μm，5μm，1mm s-1）的正常高斯擬合的平均線直徑的直方圖（即導(dǎo)致最小相對線徑變化的參數(shù)）；

    h）（d，i，s）=（15μm，5μm，5mm s-1）導(dǎo)致最大導(dǎo)線成品率的參數(shù)。

    圖4.滴鑄絲綢片測試結(jié)果

    a） WT-絲綢片（NH4HCO3緩沖液條件）照片；

    b）在釋放之后的NaHCO3緩沖液條件，F(xiàn)N-蠶絲片頂部的SEM圖像）；

    c） 在釋放之后的NaHCO3緩沖液條件，F(xiàn)N-蠶絲片底部的SEM圖像）底部；

    d）顯示底層和頂層以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（NH4HCO3緩沖液條件）破裂的WT-絲綢片SEM側(cè)視圖；

    e） 顯示底層和頂層以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（NH4HCO3緩沖液，潮濕條件）破裂的WT-絲綢片SEM側(cè)視圖。

    結(jié)論

    i）   接觸并立即垂直移除具有小直徑和大間隙的微柱的陣列上的絲溶液液滴不含導(dǎo)線的支柱涂層；

    ii）  沿著具有大直徑和小間隙的微柱陣列以適當(dāng)?shù)乃俣葯M向移動(dòng)絲溶液液滴，可產(chǎn)生大量的納米絲；

    iii）在微柱陣列頂部蒸發(fā)高濃度絲蛋白的液滴可以從表面釋放蠶絲片；

    iv）使用我們簡單而快速的方法生成這三種形式具有幾個(gè)潛在的應(yīng)用，在表面上進(jìn)行：局部柱涂層可以用作微型微陣列，可以將導(dǎo)線用作光學(xué)波導(dǎo)，并且可以將片材用于細(xì)胞應(yīng)用；當(dāng)從表面釋放時(shí)：釋放的涂層和線材可以用作用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的懸浮載體，并且在片材生成之前通過用不同的抗體進(jìn)行預(yù)先模板化可以延長片材的細(xì)胞生長應(yīng)用，從而引導(dǎo)細(xì)胞生長。

    參考文獻(xiàn)：

    Adv. Mater. 2018, 30, 170432

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