日前，東南大學生物科學與醫學工程學院趙遠錦教授課題組在心臟晶片研究方面取得重要進展，課題組成員基於微流控技術開發了系列仿生螺旋纖維，並將其作為微彈簧用於心肌細胞收縮力學的傳感。
據了解，該研究成果論文於2017年3月7日發表在國際知名學術刊物《先進材料》Advanced Materials（影響因子：18.96）。該研究論文第一作者為2016級博士生餘筠如，趙遠錦老師是唯一通訊作者。相關工作得到了國家基金委以及「111計劃」（東南大學「器官晶片學科創新引智基地」項目）的資助。
值得一提的是，這也是趙遠錦教授作為第一作者或通訊作者，以東南大學作為第一單位在該雜誌發表的第六篇論文。
具有生物響應性的螺旋纖維尚無報導
器官晶片是在晶片上仿生構建微器官來替代生物體，進行藥物評估和生物學研究等。構建具有心肌細胞力學傳感功能的心臟晶片是器官晶片開發中的重要內容。趙遠錦教授課題組提出了用螺旋結構纖維進行心肌細胞力學傳感的設想。
螺旋結構是自然界最普遍的一種形狀，攜帶重要生命遺傳信息的DNA、攀附在其他物體向上生長的植物藤蔓以及日常使用的彈簧等都採用了這種在局限空間裡最佳的存在方式——螺旋結構。
受此啟發，科學家們仿生研製了一系列用於微機電系統、光學傳感等的螺旋纖維，但由於製備手段的限制，微尺度仿生螺旋纖維、特別是具有生物響應性的螺旋纖維尚無報導。
東大科研團隊成功開發仿生螺旋纖維
據悉，東南大學生物科學與醫學工程學院科研團隊研究發現通過調節多相流體在微流控通道中的流動行為，再結合流體的快速凝膠化，得到了具有連續螺旋結構的微米纖維。而利用微流控技術的優勢，通過拓展流體通道，還可製備得到多組分結構、核殼結構以及雙螺旋結構的螺旋纖維。
由於構成纖維的水凝膠材料具有較好的柔性，研究人員在流體中摻入具有磁響應、溫度響應的物質就可以賦予螺旋纖維不同的刺激響應功能，表現為彈簧的基本特性，即螺距的可復性改變。
在此基礎上，研究人員將螺旋纖維連接在培養有小鼠心肌細胞的水凝膠膜上，發現隨著心肌細胞的規律跳動，纖維的螺距發生規律性變化，而通過測量纖維的彈性模量就可以推算出膜上心肌細胞的收縮力大小，實現了心肌細胞收縮力的傳感。該技術在心肌相關的藥物開發等方面具有重要應用價值。