近日,大連理工大學生物工程學院劉田教授等人分別以Tailorable biosensors for real-time monitoring of stress distribution in soft biomaterials and living tissues 和Damping Chitin Hydrogels by Harnessing Insect Cuticles-inspired Hierarchical Structures為題在Nature Communications和Cell Reports Physical Science上發(fā)表了兩篇最新研究論文。分別介紹如下:
由于所有材料都承受一定的應力,因此實時監(jiān)測應力及其分布對于闡明天然軟材料的生理功能以及人工軟材料的應用至關(guān)重要。然而,由于其低模量、弱力(~pN)相互作用及復雜動態(tài)特性,原位表征軟材料中的力或應力分布,特別是對活體生物材料來說,是一個挑戰(zhàn)。這限制了新型軟材料開發(fā)及其潛在應用的發(fā)展。
相關(guān)成果以“Tailorable biosensors for real-time monitoring of stress distribution in soft biomaterials and living tissues”為題發(fā)表在《Nature Communications》上。大連理工大學生物工程學院博士生原烽堠為論文第一作者。
圖1. 基于 F?rster 共振能量轉(zhuǎn)移的力傳感模塊和碳水化合物結(jié)合模塊-1(FTSM-CBM-1)的設(shè)計。
圖2. 生物材料中應力分布的原位檢測。
值得一提的是,此前該團隊與中國農(nóng)科院深圳基因組所梁翔禹團隊合作,在Cell子刊Cell Reports Physical Science上發(fā)表文章“Damping Chitin Hydrogels by Harnessing Insect Cuticles-inspired Hierarchical Structures”,報道了一種簡單、高效的仿生策略來設(shè)計并制造具有柔韌片層結(jié)構(gòu)的水凝膠阻尼器。團隊通過可調(diào)節(jié)的雙溶劑交換工藝實現(xiàn)對材料的自組裝速率、晶域尺度調(diào)節(jié),進而實現(xiàn)、微觀結(jié)構(gòu)、力學性能與抗沖擊性的調(diào)諧。該工作與本研究共同實現(xiàn)了仿生應力研究平臺的構(gòu)建,有助于揭示生物生理學中的諸多難題,實現(xiàn)復雜步態(tài)微型仿生機器人的設(shè)計及潛在應用開發(fā)。
近年來,劉田教授在國家高層次人才特殊支持計劃及國家自然科學基金等項目的支持下,在昆蟲表皮關(guān)鍵蛋白功能研究及仿生材料設(shè)計方面取得了突出進展,相關(guān)成果發(fā)表于Nature Nanotechnology、Nature Communications、Matter、Advanced Fuctional Materials、ACS Nano及Cell Reports Physical Science等權(quán)威期刊。課題組常年招收博士后、博士生及碩士生,歡迎對科研工作有興趣、對自己未來有規(guī)劃的優(yōu)秀青年加盟!有意者請發(fā)郵件咨詢(tianliu@dlut.edu.cn)。
論文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56422-8#Ack1
https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(23)00467-8
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