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利用双水相体系三维打印复杂的结构已经引起了生物医药领域的广泛关注。然而，当前的三维打印手段更多是依靠诸如交联、聚合等后处理技术实现的，从而导致打印的结构丧失了液体特性。通过不同物质间的静电作用力实现水-水界面自组装可以很好的解决这一问题，但其打印的三维结构功能化单一，极大限制了其在实际应用中的发展。
近期，香港城市大学柴愚教授团队提出了一种构建双水相体系三维结构的新策略。通过合成β-环糊精修饰的金纳米粒子（βCD-AuNPs）和带正电荷的偶氮苯基离子液体（Azo-IL）并分别分散于葡聚糖和聚乙二醇水溶液中，制备出具有光响应的水-水界面。
图1. 具有分子识别的光响应全水相三维打印。
具有光响应的βCD-AuNPs界面自组装不仅提供了三维打印构型的结构完整性，还能控制双水相间的物质扩散。以染料作为追踪分子，随着纳米粒子与Azo-IL在界面自组装，其扩散过程逐渐被限制。当施加UV光照后，染料再次向聚乙二醇相扩散，同时打印的构型也随之被破坏。此为“单把锁”。
图2. 利用主客体识别实现双水相体系打印构型的结构和渗透性“单把锁”。
受生物系统特异性和非特异性作用的启发，通过引入羧酸根修饰的二氧化硅纳米粒子，双水相体系水-水界面实现了主客体作用和静电作用的双重自组装。UV光使界面金粒子脱离导致渗透性变差，而对构型结构无影响。再加入酸破坏二氧化硅纳米粒子和Azo-IL的静电作用，导致构型的结构和渗透性均被破坏。此为“两把锁”：一把锁结构，一把锁渗透性，两者互不干涉。
图3. 利用特异性和非特异性作用实现双水相体系打印构型的结构和渗透性“两把锁”。
相关工作以“Reconfigurable Aqueous 3D Printing with Adaptive Dual Locks”为题发表在Science Advances上。香港城市大学博士生付昱晨为该论文的第一作者，香港城市大学柴愚教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、四川省自然科学基金和香港研究资助局的支持。
论文信息
发布期刊 Science Advances
发布时间 2024年4月24日
文章标题 Reconfigurable aqueous 3D printing with adaptive dual locks
（https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk4080）
研究团队
通讯作者 柴愚：香港城市大学物理系教授，博士生导师。2016年于加拿大滑铁卢大学获得博士学位，2016-2019年以及2019-2020年分别于美国加州大学伯克利分校、美国劳伦斯伯克利国家实验室从事博士后研究，2020年入职香港城市大学理学院物理系。课题组长期关注软物质在表界面的特殊性质及行为并探索其在柔性器件等方面的潜在应用，并常年招收具有化学、物理、材料、电子工程、机械工程、等背景的硕士、博士。欢迎通过邮箱（yuchai@cityu.edu.hk）联系交流。课题组主页https://www.chailab.net/
研究团队 | 作者
酥鱼 | 编辑
高分子科技 | 来源
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