水凝胶中的可控刺激响应行为

对于模拟动态人体组织的微米或纳米结构机器的需求不断增长，用于药物输送、组织工程和纳米力学等应用。尽管这一领域的研究之前一直集中在3D打印结构上，但它们受到体积庞大和刚性的限制。然而，水凝胶是一种新兴的替代品，由于其作用与人体组织相似，因此在癌症治疗和伤口愈合等许多应用中显示出前景。此外，水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性，具有细胞粘附和生长的能力。为了充分利用水凝胶进行这些应用，可控的刺激响应行为至关重要。增材制造方法已被证明可以以受控方式产生刺激响应行为。此外，增材制造可实现4D构造，利用水凝胶等刺激响应材料的时间依赖性行为。

江苏大学、华中科技大学和约翰·霍普金斯大学的研究人员使用双光子聚合(一种典型的增材制造方法)和飞秒激光来创建分层微结构和纳米结构。这些结构产生了可控的表面张力失配。他们证明，具有这种受控刺激响应行为的水凝胶能够通过膨胀和收缩来聚焦亮点，以与植物移动方式类似的方式变形，并通过吸收局部光能来 变形。

荧光成像是研究人员使用的纳米结构表征方法之一。荧光图像用于确定所制造的水凝胶的结构。IsoPlane和KURO还用于对水凝胶的生物相容性进行成像。为了测试这一点，将活性细胞引入水凝胶中，荧光图像表明活性细胞爬行到准备好的表面上，表明细胞具有理想的粘附性和生物相容性。

使用IsoPlane-320 光谱仪和KURO sCMOS 相机捕获水凝胶结构的反射荧光图像。IsoPlane -320非常适合灵敏的显微光谱和成像光谱测量。该光谱仪先进的光学设计使得测量信号实现更高的空间定位，同时可靠地测量多个点的光谱，并清晰分离光谱信号。IsoPlane还能够捕获具有大量光谱细节的宽带和高分辨率光谱。KURO sCMOS相机采用科学的背照式CMOS 传感器。传感器的高量子效率能够以更高的信噪比测量较弱的信号。相机的低读取噪声非常适合必须以高测量速率读取许多光谱图像的应用。

审核编辑 黄宇