80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
大連理工大學劉田教授連發(fā) Nat. Commun./CRPS: 一種用于實時監(jiān)測軟材料、活組織應力分布的定制化、可視化平臺
2025-02-10  來源：高分子科技

  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。


  在此，大連理工大學生物工程學院劉田教授和浙江大學物理學院雷海副教授受F?rster共振能量轉移（FRET）的啟發(fā)，共同報告了一種基于FRET的力傳感模塊和碳水化合物結合模塊（CBMs）的可定制應力可視化平臺（FTSM-CBMs），用于實時監(jiān)測柔性生物材料和活組織中的應力分布及應力轉移過程，這將有助于推動昆蟲科學、材料科學等領域的變革。



  相關成果以“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。


  團隊通過單分子力譜等微觀應力手段的幫助，基于極限應力范圍對各個元件進行合理設計，成功開發(fā)出FTSM-CBM-1（圖1）。隨后，作者通過原位拉伸-FRET驗證了該探針的穩(wěn)定性，確保了結果的可靠性；谠撈脚_，通過簡單浸泡即可實現對材料2D和3D應力的半定量可視化，進一步實現材料的微觀結構預檢及斷裂預警。檢測結果與有限元模擬高度吻合。


圖1. 基于 F?rster 共振能量轉移的力傳感模塊和碳水化合物結合模塊-1（FTSM-CBM-1）的設計。


  與人造材料相比，活體生物材料如昆蟲表皮，由于成分多樣、結構復雜、運動形式豐富以及生物安全性等，對應力分布的實時檢測提出更苛刻的要求。在此，FTSM-CBM-1可實現對蝗蟲跳躍過程（躍動模型）的準原位應力可視化以及對果蠅幼蟲蠕動過程（蠕動模型）的原位應力可視化（圖2），生物活力并未受到影響。而該運動過程中的應力轉移過程此前未得到任何直接證據的支持。


圖2. 生物材料中應力分布的原位檢測。


  進一步地，根據待測物的差異，作者篩選了不同的碳水化合物結合域，并設計了FTSM-CBM-2，以實現更廣譜的生物材料可視化應力檢測（圖3）。對植物莖稈的彎曲應力可視化將有助于弱活力植物的快速剔除，助力抗倒伏作物品種篩選。


圖3. FTSM-CBM應力可視化平臺的可擴展性。


  值得一提的是，此前該團隊與中國農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計并制造具有柔韌片層結構的水凝膠阻尼器。團隊通過可調節(jié)的雙溶劑交換工藝實現對材料的自組裝速率、晶域尺度調節(jié)，進而實現、微觀結構、力學性能與抗沖擊性的調諧。該工作與本研究共同實現了仿生應力研究平臺的構建，有助于揭示生物生理學中的諸多難題，實現復雜步態(tài)微型仿生機器人的設計及潛在應用開發(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，在昆蟲表皮關鍵蛋白功能研究及仿生材料設計方面取得了突出進展，相關成果發(fā)表于Nature Nanotechnology、Nature Communications、Matter、Advanced Fuctional Materials、ACS Nano及Cell Reports Physical Science等權威期刊。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

版權與免責聲明：本網頁的內容由中國聚合物網收集互聯網上發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯系我們及時修改或刪除。郵箱：info@polymer.cn。未經本網同意不得全文轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
（責任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關閉】

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞