杜学敏研究员团队在光诱导带电润滑表面取得重要进展

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7月9日，中国科学院深圳先进技术研究院智能医用材料与器械研究中心杜学敏研究员团队与香港城市大学王钻开教授团队合作，在光诱导带电润滑表面及其生物应用方面取得重要研究进展。该研究成果以“Light-induced charged slippery surfaces”为题发表在国际期刊Science Advances上，报道了一种基于智能高分子材料的新型润滑表面（light-induced charged slippery surface，LICS）。该LICS通过光热诱导表面电荷高效、持续、稳定再生特性，能有效消除润滑层对表面电荷的屏蔽效应，从而实现开放体系下对液滴的快速、远距离、反重力、群体精准驱动，同时还可实现封闭体系下凝血检测、原位细胞刺激与细胞响应监测等生物应用。
　　表面无处不在，其为生命物质和非生命物质的质量与能量交换提供了独特的界面。过去十多年，作为两种典型的界面材料——润滑表面与超疏表面，在自清洁、液滴冷凝、防冰与防污等领域取得重大进展。与超疏表面不同的是，润滑表面通过润滑层的设计以取代超疏表面的微气孔，便引入如自愈合、防冰、防挥发等新功能。然而，润滑层的引入也同样带来新的问题：一方面，润滑层的存在会导致固体表面的结构梯度或电荷梯度被屏蔽，使得通过表面梯度操控液体面临挑战；另一方面，润滑层的存在也使得通过外场主动操控液体变得困难。这些问题极大制约了润滑表面的液滴操控及其实际应用。

图1：LICS设计及液滴操控效果

　　鉴于此，研究团队构建了一种基于智能高分子材料的新型润滑表面——LICS，通过智能高分子材料的光热诱导表面电荷高效、持续、稳定再生能力，能有效消除润滑层对表面电荷的屏蔽效应，实现液滴高速、长距离、反重力、简单液体到复杂液体、单个到多个液滴、微观到宏观尺度液滴、平面到曲面基底、开放到封闭体系的精准操控，而且还能进一步拓展到诊断与分析等生物应用。

图2：无泵LICS微流控芯片内液滴的光操控生物诊断与分析应用

　　LICS的高可靠性与稳定性及独特功能，既实现了开发体系下液滴的高效操控，又实现了密闭的微流控芯片内液滴的无泵、远程、防挥发、防污染操控和生物应用；其简单设计与便携式操作和独特功能有望为下一代界面材料和微流体开辟新的途径，为化学和生物医学应用带来全新可能。该论文第一作者是中国科学院深圳先进技术研究院博士后王芳、刘美金，论文通讯作者为中国科学院深圳先进技术研究院杜学敏研究员、香港城市大学王钻开教授。中国科技大学与南京大学多位老师为该工作提供了帮助。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、广东省区域联合基金重点项目、深圳市学科布局等科技项目资助。
        原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abp9369


        文章来源：深圳先进院
      杜学敏，博士，研究员。入选广东省特支计划——科技创新青年拔尖人才,深圳市“孔雀计划”海外高层次人才，深圳市高层次专业人才。2012年博士毕业于中国科技大学，并同时获得中国科技大学与香港城市大学博士学位，之后在香港城市大学从事研究工作一年，于2013年加入中国科学院深圳先进技术研究院。自2013年到现在，以第一作者/通讯作者在Advanced Materials等发表国际学术论文20余篇，申请国内发明专利20余项（授权6项），4项PCT。目前，主持参与国自然、科技部、广东省、深圳市等项目10余项。受邀担任Advanced Materials、Advanced Functional Materials等多个国际著名SCI期刊审稿人。主要研究方向为：结合化学合成与微纳制备，探索仿生智能聚合物材料（如光子晶体、形状记忆、自愈合材料、刺激响应水凝胶）在穿戴与植入式材料与器件方面的应用。