近期，西南交通大学鲁雄教授课题组在仿贻贝自粘附水凝胶方向取得最新进展，相关研究成果以“An anisotropic hydrogel based on mussel-inspired conductive ferrofluid composed of electromagnetic nanohybrids”为题在线发表于国际著名期刊《Nano Letters》。论文第一作者为刘柯志和韩璐博士，通讯作者为鲁雄教授。该研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金等项目支持。

  具有多级结构各向异性的水凝胶材料具有模拟神经元、肌肉等各项异性生物组织的潜能，有望作为生理信号转导或细胞生长行为调控的平台。然而，通常大多数合成的水凝胶表现出各向同性的结构和功能。开发具有定向纳米结构的各向异性水凝胶以实现各向异性功能在生物医学工程领域具有重要的意义。

  目前，研究人员已经开发了多种方法来制备具有各向异性水凝胶，例如磁场诱导、电场诱导和定向冷冻干燥技术等。其中，利用磁场作用在水凝胶基质中形成定向纳米结构是最为常用的方法。因为磁场可以以非破坏性和非接触的方式施加，并且对样品的尺寸和形状没有任何限制。所以通过施加磁场使具有磁性组分的复合材料定向排列是生成各向异性水凝胶的一种可行的方案。具有高长径比的 CNT 是一维纳米材料，因此显示出制备具有各向异性机械性能、电学性能的纳米复合水凝胶的巨大潜力。然而，CNT 的磁化强度弱，需要超强磁通来控制 CNT 的取向。用 CNT 负载磁性 Fe3O4纳米颗粒可用于制备能够通过磁场定向排列的Fe3O4-CNT 复合材料。但是现有的制备 Fe3O4-CNT 纳米复合材料的方法通常涉及繁琐的工艺，并且需要苛刻的反应条件，可能会影响CNT本身的性质。

  针对以上问题，鲁雄教授课题组基于仿贻贝化学，在温和条件下采用聚多巴胺介导原位形成碳纳米管-四氧化三铁纳米磁电复合体，并采用聚多巴胺溶液作为分散介质来稳定纳米杂化物以形成导电磁流体。该磁流体能够在外加定向磁场作用下定向排列，并通过原位自由基单体聚合和交联固定在高分子网络中，形成具有各项异性结构的水凝胶。同时，由于PDA的引入，该水凝胶具有良好的细胞亲和性与组织粘附性，因此结合水凝胶的导电性和网络内部定向排列的导电通路，在电刺激作用下，该水凝胶能够调控成肌细胞取向生长。综上所述，各向异性复合水凝胶具有各向异性的导电性和机械性能，以及组织粘附性和细胞亲和性，将在人造肌肉组织等领域具有潜在的应用前景。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b00363