【引言】
結構色的產生源自于光與周期性的微納結構相互作用，并廣泛存在于微生物、植物以及動物體中。受其啟發，科學家研究了大量的有機、無機或其他材料來構筑結構色材料。得益于其對光具有調控作用而賦予的廣泛應用研究價值和商業開發價值。如果賦予一種材料具有結構色特性，那將會顯得它的與眾不同并催生出新的應用場景。然而和自然界的中的某些結構色生物不同的是合成材料往往需要施加一定的外界刺激才能使得結構色發生變化。這在一定程度上限制了結構色材料的應用價值。賦予材料本身具備結構色調制功能就顯得尤為重要。為解決這一問題，這篇文章首次將結構色水凝膠材料與心肌細胞相結合，提供了一個很好的解決方案，并且由此可能演變成為新一代的人工智能光學材料和器件。
【文章解讀】
近日，東南大學的趙遠錦教授團隊在科學子刊Science Robotics上發表了一篇題為“Bioinspired living structural color hydrogels ” 的文章。該文章研究了利用單分散二氧化硅微球（南京彩納生物科技有限公司提供）為模板，灌入水凝膠材料后去除模板得到具有反蛋白石結構的水凝膠多孔膜，通過在多孔膜上培養心肌細胞。當心肌細胞跳動時，可以帶動水凝膠膜伸縮從而使得膜結構發生變化進而產生顏色變化。這一點和某些變色龍變色是一個原理。隨后，研究人員還在心肌細胞培養液中加入某些能夠促進細胞跳動的藥物，伴隨著材料顏色變化頻率的加快，這可以非常簡便的顯示出心肌細胞正在加速跳動著。這項成果可以幫助心肌藥物開發者們評估藥物與心肌細胞的相互作用，并用于新藥研發。
【圖文瀏覽】
圖1 水凝膠結構色材料自動變色示意圖
A）變色龍變色示意圖；
B）構筑仿生結構色水凝膠材料的過程及變色示意圖；
圖2 復合結構色水凝膠膜及其規律性的顏色圖
A）反蛋白石結構水凝膠膜樣品制備過程示意圖；
B-D）光子晶體模板膜、水凝膠復合微球膜以及反蛋白石結構水凝膠膜的電鏡圖；
E）心肌細胞培養在水凝膠膜的熒光照片圖；
F）圖案化的水凝膠復合微球結構色膜固化過程示意圖；
G）一個衰竭周期內的心肌細胞在結構色膜上的光學顯微照片；
H）結構色水凝膠膜的反射光譜圖；
I）20個循環周期內結構色水凝膠膜的反射光譜移動變化數據圖。
圖3 心肌細胞在具有微陣列結構的結構色水凝膠膜上培養圖
A）具有微陣列結構的結構色水凝膠膜制備過程示意圖；
B）細胞在不同微陣列結構的結構色水凝膠膜上的培養情況；
E）心肌細胞培養在微陣列結構的結構色水凝膠膜上的共聚焦激光掃描圖；
圖4 以復合水凝膠材料構筑結構色軟體機器
圖5細胞復合結構色水凝膠膜在器官芯片系統中的應用
【小結】
研究團隊通過將單分散二氧化硅微球組裝成具有結構色的光子晶體膜材料，隨即通過灌入水凝膠前聚體，然后選擇性的將二氧化硅去除，得到了反蛋白石結構的水凝膠光子晶體膜材料，而后創造性地將結構色水凝膠膜材料與心肌細胞相結合，獲得了具有自主變色能力的智能復合水凝膠傳感材料。并且由此可能演變成為新一代的人工智能光學材料和器件。這項研究的意義更多的是實現了心肌細胞跳動過程中的可視化監測，可以幫助藥物研發機構輕松評估藥物與心肌細胞的相互作用，并最終用于臨床新藥研發。
文獻鏈接：Bioinspired living structural color hydrogels （Science Robotics 28 Mar 2018:Vol. 3, Issue 16, eaar8580 DOI: 10.1126/scirobotics.aar8580）
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【關于南京彩納生物】
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我們的微球產品有：單分散二氧化硅微球、單分散聚苯乙烯微球、單分散介孔二氧化硅微球以及由以上材料組裝而成的各種單分散性的大球。
光子晶體產品有：光子晶體膜、三維光子晶體微球以及具有結構色的光子晶體油墨等。
我們立足于提供質量優異的光子晶體材料，并已成功開發中試量產工藝，我們將圍繞核心技術，開發出更多與生產生活息息相關的結構色方面的應用及產品，十分歡迎有興趣合作的企業加強聯系，建立合作關系！
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