自然界中，可以找到许多适应周围环境刺激的动态转换系统的例子。具体来说，许多植物的叶子或花朵在暴露于光照、温度、压力或水分变化时会自发地触发变形过程。这些经过数百万年进化的智能设计为智能材料的开发和工程提供了灵感来源，这些材料可以编程，在外部刺激下切换其结构或构象特征。这些具有前所未有的性能和功能的创新材料在软机器人、组织工程和智能医疗设备中的应用前景广阔。

图1.具有可控卷曲曲率的janus支架的仿生设计。

图2. 通过“静脉”层的图案设计，将4D打印的janus支架可编程转换为复杂的3D结构。

  受枯叶呈现不同卷曲方向和由叶脉图案主导的变形能力的现象的启发，作者进一步提出通过微调“叶脉”层的印刷图案来控制janus支架的变形。通过结合调整被动层在卷曲曲率上的刚度和设计主动水凝胶层在卷曲方向上的图案，进一步扩展以更精确地模拟组织结构。（图2）。

  该项工作基于对叶片转化机制的深入研究以及仿生4D打印制造策略，结合“叶肉”层和“叶脉”层的仿生设计策略，通过设计水凝胶图案和微调PCL薄膜的刚度，可以精确控制支架的卷曲方向和曲率，从而制造出具有各种卷曲方向和弯曲的3D结构化组织模拟结构。这种通过卷曲曲率和卷曲方向的协同调节策略为可变形水凝胶设计更复杂的结构提供了新的思路。此外，复合水凝胶的逐步双重交联策略实现了生理环境下初级转化结构的二次响应，提供了更好的适应性能来递送和适应局部组织形状。正如递送后生理刺激引发的复杂血管支架的二次转化所证明的那样，这使得支架形状能够适应局部血管形状，并提供支持局部血管的功能，这可以为体内设计二次功能反应提供新的策略。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202407592