近日，國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Journal of Materials Chemistry A》(影響因子12.732)報(bào)道了西南交通大學(xué)孟濤教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“Highly efficient water harvesting of bioinspired spindle-knotted microfibers with continuous hollow channels”中文譯名：“具有中空連續(xù)通道的仿蜘蛛絲微纖維用于高效集水”(DOI: 10.1039/D2TA00242F)。論文第一作者為生命學(xué)院碩士研究生劉環(huán)宇同學(xué)，通訊作者為孟濤教授，西南交通大學(xué)為通訊作者單位。該仿生微纖維懸掛液滴體積是紡錘節(jié)體積的1663倍，遠(yuǎn)高于目前世界上最高吸水能力的報(bào)道(571倍)。

霧氣是一種潛在的淡水資源，可以被收集利用以應(yīng)對(duì)全球性的淡水短缺危機(jī)。雨后的清晨或者潮濕的角落，常常發(fā)現(xiàn)蜘蛛網(wǎng)上懸掛著大量的晶瑩液滴。這是由于蜘蛛絲具有周期性的紡錘節(jié)結(jié)構(gòu)，從濕潤(rùn)的空氣中收集水分(圖1)。天然蜘蛛絲啟發(fā)了研究者們制備仿生結(jié)構(gòu)的微纖維從大氣中收集淡水。目前，提高微纖維的集水能力仍然是一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)。

受天然蜘蛛絲集水行為的啟發(fā)，孟濤教授等設(shè)計(jì)并制造了一種具有高效集水性能的中空紡錘節(jié)微纖維(圖2)。這種形貌可控，具有連續(xù)中空通道的周期性紡錘節(jié)微纖維是基于微流控多相層流方法，利用雙水相(ATPS)的分區(qū)特性所制備的。相比于實(shí)心紡錘節(jié)微纖維，中空微纖維展現(xiàn)出更加優(yōu)異的液滴懸掛能力、定向輸送、增長(zhǎng)速度以及集水效率。由于中空通道的存在，延長(zhǎng)了液滴與纖維間的三相接觸線長(zhǎng)度，增強(qiáng)了液滴受到的毛細(xì)作用力。液滴懸掛在中空紡錘節(jié)微纖維時(shí)，中空通道內(nèi)的液柱形成毛細(xì)橋，液柱兩端半月板狀凹陷為懸掛的液滴提供了額外的毛細(xì)作用力，從而提高了纖維懸掛液滴的能力。

本論文受到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21776230)，四川省科技廳重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2020YFG0092、2021YFN0129)，中央高?；A(chǔ)研究基金(2682021ZTPY031、2682021CX087)的資助。本研究報(bào)道的具有連續(xù)中空結(jié)構(gòu)的周期性紡錘節(jié)微纖維，展現(xiàn)出了優(yōu)異的集水性能，并揭示了中空結(jié)構(gòu)提升纖維集水能力的機(jī)理，有望為仿生蜘蛛絲纖維的大規(guī)模集水、藥物遞送以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用提供綠色平臺(tái)。據(jù)悉，該研究成果正與生物技術(shù)企業(yè)開展成果轉(zhuǎn)化，共同推進(jìn)仿生蜘蛛絲微纖維在醫(yī)藥、化妝品、環(huán)保、軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用。

四川省勞模和技能人才創(chuàng)新工作室&生命學(xué)院“微納生物技術(shù)”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)介紹：

以孟濤教授、邱忠平教授、廖海副教授、黃新河副教授、郭婷高工、王垚磊博士、李加洪博士、苑昊博士為主的科研團(tuán)隊(duì)聚焦微納米尺度下生物反應(yīng)、藥物遞送和功能材料等重大問題，一直倡導(dǎo)將前沿性基礎(chǔ)研究成果與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家重大需求緊密相連。在以下方面開展科研工作：(1)微納米尺度的生物反應(yīng)分離、(2)微流控液滴技術(shù)的生命分析、(3)微納米藥物緩控釋技術(shù)研究、(4)微納米農(nóng)業(yè)和環(huán)境生物技術(shù)。目前課題組正承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、省部級(jí)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和企業(yè)合作課題。已發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文100余篇，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利50余項(xiàng)，并開展工業(yè)生物技術(shù)轉(zhuǎn)化。

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