多功能三维微血管网络 (视频简介)

用的原料和常规的复合材料制备方法，合成出同时具有高强度、并且具备多重功能的三维微血管网络。


在生物系统中，血管网络用于承担机体最基本的职能，如：温度调节。热量通过这个网络传递到器官的表面并且快速耗散；营养输送同样也是通过这样一个网络来进行。在生物系统中，这些网络具有轻、强韧并且能够进行传热和传质(energy and mass transport)的特点。不过，制备具有类似性能的人造系统很具挑战性，因为这样的系统往往可以有很高的强度/重量比，但是缺乏天然生物系统所具有的动态功能。从实验角度来看，将血管和具有结构的组件整合在一起也是很困难的，而且现有的用于制备合成血管网络的技术都不适合快速大规模制备。

最近来自美国伊利诺伊大学香槟分校（Universityof Illinois at Urbana- Champaign）和阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的研究人员报道了一种新方法，仅使用商用的原料和常规的复合材料制备方法，就可以合成出同时具有强度高和多重功能两大特点的三维微血管网络。在这个方法中，首先需要将牺牲纤维（sacrificial fibers）与玻璃纤维一起织成具有一定结构的预制体，然后在预制体中的空隙中填入树脂并且加热固化。牺牲纤维可以在高温下蒸发消失，这样原先填充牺牲纤维的地方会留下空的管道，即可得到三维的类似微血管的网络系统。最后得到的复合材料结构可以是由简单的管道结构组成，也可以是由电脑控制编织技术织成的精密复杂网络结构组成，这些仅仅取决于牺牲纤维的编织和排列方法。通过在这些微管道内填充不同的溶液，作者展示了这个复合机构具有的种种功能，包括热调控，电导率调节，动态机电信号以及化学反应性。这个三维微管网络合成系统具有可靠性以及很好的扩展性，并且可以应用于仿生输运功能（mimic biological transport functions）材料的合成制备。

A. P. Esser-Kahn et al., Adv. Mater. 2011 ; DOI: 10.1002/adma.201100933.