文章概述

    人类已经使用蚕生产的丝绸达数世纪之久。近年来，蜘蛛丝由于其优越的机械强度、高弹性以及如蚕丝一样的生物相容性，已成为大量生物医学应用的热点材料。关于蚕丝结构的研究已经产生了0D颗粒材料，1D纤维材料，2D薄膜材料以及泡沫、凝胶、胶囊或微球体3D材料等。最新一期的Adv. Mater.上，瑞典皇家理工学院（KTH）Wouter van derWijngaart等研究了重组蜘蛛丝在微图案超疏水表面上的自组装。在保留官能化丝生物活性的条件下，首次使用超疏水性表面来实现重组蜘蛛丝的结构化。通过调整超疏水表面几何形状和丝绸溶液处理参数，可控构筑丝绸涂层、纳米线和片材，并讨论了潜在机制和控制参数，为制造用于包括药物递送载体，光学传感，抗微生物涂层和细胞培养支架应用的丝绸结构铺平道路。

    图文说明

    图1  三种丝绸制备方法及其相应结果图解

    a）触觉释放（垂直沉积并立即去除柱状阵列上的丝溶液液滴）→形成柱顶部的局部涂层；

    b）侧向液滴移动（丝溶液液滴在柱阵列上横向滚动）→生成丝纳米线 / 局部定向线阵列；

    c）滴落铸造（将丝溶液液滴垂直附着到柱状阵列上，随后蒸发）→形成自由丝绸片。

    图2.触觉释放方法产生的局部Z-丝绸涂层的表征数据图

    a）局部涂覆后柱直径d =15μm和柱间距i =15μm的柱形阵列的顶视荧光图像；

    b）不同柱直径和柱间隙表面丝线产量占涂覆量的比例；

    c）a的平均荧光强度表明涂层较均匀，涂层阵列（图2c）上有轻微的强度梯度；

    d）a中每个支柱的平均强度的直方图，具有9％标准变化的正态高斯拟合，这可能是由于液滴不均匀去除导致丝溶液和柱子之间的接触时间不同造成的；

    e）一个支柱的荧光强度的表面轮廓，观察到与中心相比在柱子边缘有更高的强度，这可以归因于咖啡环效应。

    图3. d =15μm、i =10μm，液滴速度10mm s-1下阵列上使用横向液滴移动形成的Z-丝纳米线测试结果

    a）纳米线的顶视荧光图像；

    b）放大（a）；

    c）支柱的SEM图像，其皱褶片形式的涂层以及其间的纳米线；

    d）液滴0.1mm s-1横向移动生成的的表面丝线含量；

    e）液滴10mm s-1横向移动生成的的表面丝线含量；

    f）d =15μm、i =10μm、液滴0.1-10mm横向移动生成的的表面丝线含量变化图；

    g）（d，i，s）=（15μm，5μm，1mm s-1）的正常高斯拟合的平均线直径的直方图（即导致最小相对线径变化的参数）；

    h）（d，i，s）=（15μm，5μm，5mm s-1）导致最大导线成品率的参数。

    图4.滴铸丝绸片测试结果

    a） WT-丝绸片（NH4HCO3缓冲液条件）照片；

    b）在释放之后的NaHCO3缓冲液条件，FN-蚕丝片顶部的SEM图像）；

    c） 在释放之后的NaHCO3缓冲液条件，FN-蚕丝片底部的SEM图像）底部；

    d）显示底层和顶层以及内部结构（NH4HCO3缓冲液条件）破裂的WT-丝绸片SEM侧视图；

    e） 显示底层和顶层以及内部结构（NH4HCO3缓冲液，潮湿条件）破裂的WT-丝绸片SEM侧视图。

    结论

    i）   接触并立即垂直移除具有小直径和大间隙的微柱的阵列上的丝溶液液滴不含导线的支柱涂层；

    ii）  沿着具有大直径和小间隙的微柱阵列以适当的速度横向移动丝溶液液滴，可产生大量的纳米丝；

    iii）在微柱阵列顶部蒸发高浓度丝蛋白的液滴可以从表面释放蚕丝片；

    iv）使用我们简单而快速的方法生成这三种形式具有几个潜在的应用，在表面上进行：局部柱涂层可以用作微型微阵列，可以将导线用作光学波导，并且可以将片材用于细胞应用；当从表面释放时：释放的涂层和线材可以用作用于生物医学应用的悬浮载体，并且在片材生成之前通过用不同的抗体进行预先模板化可以延长片材的细胞生长应用，从而引导细胞生长。

    参考文献：

    Adv. Mater. 2018, 30, 170432

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责任编辑：王元

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