纳米人-指路专栏丨3天上线3篇Science Advances，仿生技术大有可为！

指路专栏丨3天上线3篇Science Advances，仿生技术大有可为！

纳米人纳米人 2020-04-11

仿生学是近年来发展起来的工程技术与生物科学相结合的交叉学科。人们发现，一些关于植物和动物的相类似的功能，实际上是超越了人类自身在此方面的技术设计方案的。

最近，《Science Advances》杂志一天上线了三篇有关仿生技术的文章，显示出对该领域的重视。下文简要总结了这3篇论文的核心内容。

1. Science Advances：仿生人体小肌肉肺动脉

小肌肉动脉的结构和功能的变化在肺动脉高压（指肺动脉压力升高超过一定界值的一种血流动力学和病理生理状态）的病理生理学中起着重要作用，而肺动脉高压是一个新兴的公共卫生挑战。由于非人类血管和先前的模型不能准确地重构人类微血管壁的微环境和结构，因此迫切需要改进这些微血管的解剖学模拟体外模型。于此，美国约翰·霍普金斯大学Lewis H. Romer和David H. Gracias等人描述了可调大小的光图案化自卷仿生肺动脉微血管的并行生物制造和基建。

本文要点：

1）这些微血管具有解剖学上精确的分层和对齐的人平滑肌细胞，细胞外基质和内皮细胞的图案化，并且表现出内皮寿命和一氧化氮产生的显著增加。

2）计算图像处理产生了细胞和蛋白质的高分辨率3D透视图。该研究提供了一种工程化多细胞组织的新范例，它可以对平面部分中的多个成分进行精确的3D空间定位，为仿生平台研究人类疾病中的微血管病理学提供了条件。

Jin Q, et al. Biomimetic human small muscularpulmonary arteries. Science Advances. 2020;6(13):eaaz2598.

DOI: 10.1126/sciadv.aaz2598

https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaaz2598

2. Science Advances：利用仿生气体夹带微纹理表面(GEMS)减轻空蚀

空蚀是指在高速流动(如船舶螺旋桨和泵)中靠近固体边界的蒸汽气泡的形成和破裂。在这个过程中，空化气泡通过形成高速射流将流体能量集中在固体表面，导致机械损坏和停机。作为回应，人们已经探索了许多表面处理方法来抵消这种影响，包括全氟涂层和表面硬化，但它们最终都会屈服于空蚀。有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学的Himanshu Mishra、德国马格德堡大学的Silvestre Roberto Gonzalez-Avila等研究人员，报告了仿生气体包裹微纹理表面(GEMS)，当浸泡在水中时，无论基材的润湿性质如何，都能牢固地包裹空气。

本文要点

1）最重要的是，空穴内的空气被困住，使空化气泡远离表面，从而防止空化损坏。

2）通过将系统视为多气泡系统的潜在流动问题来提供力学见解。

该发现提出了一种可能的途径，通过应用廉价和环境友好的材料来减轻空蚀。

Silvestre Roberto Gonzalez-Avila, et al. Mitigating cavitationerosion using biomimetic gas-entrapping microtextured surfaces (GEMS). ScienceAdvances, 2020.

DOI：10.1126/sciadv.aax6192

https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaax6192?rss=1

3. Science Advances：有机电子用呼吸图形衍生的多孔半导体薄膜

多孔半导体薄膜的形貌有助于流体扩散和质量传输到各种电子器件的荷电层。有鉴于此，美国西北大学的Tobin J. Marks、Antonio Facchetti和河南大学的YanLi Mao等研究人员，报道了几种受自然启发的有机半导体-绝缘体共混膜 [半导体：P3HT(p型聚合物)，C8BTBT(p型小分子)，N2200(n型聚合物)；绝缘体：PS] 的制备及其在有机薄膜晶体管(OTFT)、气体传感器、有机晶体管(OECTS)和化学掺杂导电薄膜中的广泛应用。

本文要点

1）详细的形貌分析表明，这些薄膜形成了具有均匀纳米孔的织构层，到达底部衬底时，固体堆积结构保持不变。

2）用多孔和致密控制半导体薄膜收集的器件数据表明，前者是高效的TFT半导体，但具有更高的气体灵敏度(例如，使用P3HT/PS，NO₂的灵敏度为48.2%/ppm)、更快的开关速度(P3HT/PS为4.7s)和更高效的分子掺杂(电导率，N2200/PS为0.13 S/m)。