本发明公开了一种螺旋状金纳米颗粒组成的柔性超材料及其制备方法和应用，该柔性超材料是以柔性螺旋状超材料作为基底，其上有金纳米颗粒。所述柔性超材料是以螺旋状超材料ito膜作为基底，并由金纳米颗粒通过层层自组装方法组装而成，它在微波频段下有共振的特性，可以在特定频段检测出一个明显的共振峰，这为利用电磁场进行体内生物检测提供了一条可行的道路。

本发明公开了一种柔性超疏水超疏油结构制备方法，该制备方 法包括如下步骤：(1)制作柔性超疏水超疏油结构底层：在基底上旋涂 一层负性光刻胶，不用掩膜进行曝光；(2)在步骤(1)曝光后的负性光刻 胶上旋涂一层负性光刻胶，利用阵列图形掩膜进行曝光；(3)结构层光 刻胶第二次曝光：采用跟步骤(2)对应的掩模进行套刻曝光；(4)显影： 将上述步骤中曝光后的结构进行显影；(5)镀保护层膜：在步骤(4)中得 到的结构表面形成一层保护膜；(6)剥离：将经过步骤(5)处理后得到的 结构从基底上剥离，得到所述柔性超疏水超疏油结构。按照本发明的 制备方法，工艺简单，成本低廉，对该柔性超疏水超疏油结构的普及 应用具有极大的促进作用。 

本发明公开了一种柔性超疏水超疏油结构制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)制作柔性超疏水超疏油结构底层：在基底上旋涂一层负性光刻胶，不用掩膜进行曝光；(2)在步骤(1)曝光后的负性光刻胶上旋涂一层负性光刻胶，利用阵列图形掩膜进行曝光；(3)结构层光刻胶第二次曝光：采用跟步骤(2)对应的掩模进行套刻曝光；(4)显影：将上述步骤中曝光后的结构进行显影；(5)镀保护层膜：在步骤(4)中得到的结构表面形成一层保护膜；(6)剥离：将经过步骤(5)处理后得到的结构从基底上剥离，得到所述柔性超疏水超疏油结构。按

《美国国家科学院院刊》（ PNAS）在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算，系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础，及其在纤维化发展蔓延过程中的作用，为细胞间力学信号介导的成纤维细胞（FB）-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据，并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”（Paratensile signaling）。组织器官在受到损伤之后，会发生损伤修复，诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施，慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化，诱发器官衰竭。有研究表明，在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关，包括此次新冠肺炎，会伴有肺部纤维化，重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭，肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因，在组织器官受到损伤或病毒感染之后，组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”（paracrine factors），例如TGF-b，PDGF等诱导，激活分化成为肌成纤维细胞MF，并分泌大量的细胞因子及细胞外基质，造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化，进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号，部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变，也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性，比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年，杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现，在肝脏纤维化早期，肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞，导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止，纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守，以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程，一、力学信号的产生；二、力学信号在细胞外基质传递；三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上，通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果，显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为，团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台，利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织（肝脏、心脏和皮肤）的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式，即旁张力信号作用机制的三个过程：力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应；研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应，并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象，团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法（Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL），利用该数学模型可重现体外实验结果，包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活，同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上，进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统，分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展（ fibrotic foci expansion）模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型，并结合数学仿真，发现在纤维化组织和正常组织交界面（border zone）存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯，导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束，能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样，阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延，证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用（图2）。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外（A）和数学模拟（B）仿生模型中，在未干预的情况下，纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号，纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中（C），在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延，但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑，纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据，“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充（见视频），为纤维化病理研究提供了新视角，为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者，杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君，在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0

项目针对国内外脂溶性功能因子微胶囊化产品储藏稳定性差、生物利用率低、 配料安全性问题等诸多品质不足，提出以构建乳化和成膜特性俱佳的食品大分子乳化体系为基础，进行包载脂溶性功能因子的高生物利用率、高稳态化、可控型纳米颗粒及固态粉末产品的绿色制备。产品结构多样，填补了国内市场空白，缩小了我国食品配料产业与发达国家的差距。取得了一系列创新性成果。 针对脂溶性营养素微胶囊化产品载量低、生物利用率差等问题，利用天然蛋白质的分子柔顺性和复杂大分子结构，采用增溶、乳化-溶剂挥发高效制备技术，提高营养素载量，同时收缩载体分子体积、减小粒径，制备获得高载量、安全、无油型包载营养素的蛋白质纳米颗粒。该产品粒径范围在 60-100nm，β-胡萝卜素载量较普通含油型载体提高了 100 倍，具有抗胃蛋白酶消化和完全的小肠吸收特性，β-胡萝卜素生物利用率是未包埋时的 25 倍，抗氧化活性提高了 2-8 倍。针对蛋白质易在等电点 pH、高盐、高温等极端环境下因变性而失稳，采用Maillard 糖基化反应对其进行接枝，通过控制反应进程及糖基供体，获得等电点不沉淀、乳化稳定性提高 5-7 倍，变性温度提高 10℃以上的高稳定蛋白。以 其为载体制备的抗环境因子干扰型纳米颗粒在pH2.0-10.0 范围内粒径均稳定在 100nm 以下，4 °C 下储藏 6 个月，营养素保留率达 92%以上。 针对液态乳化产品在储藏过程中的不稳定性，利用淀粉的结构可塑性，在确低黏度且兼具乳化和成膜双重特性的辛烯基琥珀酸（OSA）酯化淀粉的改性机制的基础上，提出同步改性-乳化-干燥技术，构建了脂溶性营养素的粉末化制品。通过分析 OSA 淀粉分子分散密度和取代度与功能因子储藏稳定性及生物有效性之间的相关性，获得了生物利用率提高 10 倍以上的乳化粉末产品。复水后乳液 保持纳米级粒径，室温下储藏半年保留率达 95%以上。 针对不易使用热处理手段的热敏性风味油脂，提出纳米乳液包埋-多孔淀粉 吸附的两步非热固化技术。创新性的采用“热液处理”原淀粉结合生物酶法打孔，制备得到吸油率为 135%的高吸附型多孔淀粉。强挥发性薄荷油纳米乳液多孔淀粉吸附产品，在室温敞口放置 40 天，保留率可达 98%以上，且产物在 160-200℃ 高温条件下具有缓释特性。

一种钛基底上制备有机分子杂化TiO2纳米复合薄膜的方法，其主要步骤是：A、将纯钛片两次放入多巴胺溶液中各浸泡10-14h，得涂层模板；B、将没食子酸、己二胺配成混合溶液，置于35-39℃的水浴中，再将涂层模板在混合溶液中浸3-5h，取出超声清洗三遍，得有机分子层模板；C、将0.1-0.2 mol/L的(NH4)2TiF6溶液和0.2-0.4 mol/L的H3BO3溶液，按体积比1:1混合成混合液；再调节PH值至2.7-2.9；D、将有机分子层模板浸入混合液中，在45-55℃的水浴锅中浸泡10-40h，即得。该法在钛基底上制备得到的TiO2薄膜的结合力高、分布均匀、光电转换效率高，生物相容性好。

本发明提供了一种表面具有纳米纤维多孔结构的羟基磷灰石/聚酰胺复合生物材料，该材料由成型基体及覆盖在成型基体表面并与成型基体结合成一体的纳米纤维层组成，所述纳米纤维层中的纳米纤维之间相互交错形成多孔结构，所述成型基体和纳米纤维层均为羟基磷灰石/聚酰胺复合材料。其制备方法如下：羟基磷灰石/聚酰胺复合材料和氯化钙溶解在无水乙醇中形成纺丝液；将成型基体置于接收屏上，采用静电纺丝法将纺丝液纺丝于成型基体上即得。本发明所述复合生物材料有利于细胞及组织的黏附生长，植入体内后容易血管化，与骨组织的结合性能良好。

目前用于空气过滤的净化材料，主要以丙纶、涤纶纤维无纺布为主，其微观结构是以直径为50~100nm 、长 10~20µm 的纤维组成多孔的纤维薄膜。对空气中悬浮颗粒（包含 PM2.5）的过滤净化主要是通过多层纤维进行阻隔，存在着过滤性能与透气性相矛盾的问题，且无法有效解决。本项目采 用涂装技术将多孔矿物材料、矿物纤维材料与 ePTFE 纤维进行了复合，在多孔纤维的结点上担载了一定量多孔矿物或矿物纤维作为吸附活性中心，制备出具有吸附功能的纤维过滤材料，可实现对微细、 超微细颗粒过滤的同时产生吸附作用，这样即使存在较大的孔隙也能产生良好的净化作用，可有效解 决过滤性能与透气性相矛盾的问题。经过检测，本项目所制备的样品对空气中微细、超微细颗粒（以PM2.5 为例）具有很强的去除功能，且透气性良好。