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  肌肉組織是人體最堅韌的各向異性組織之一；其優(yōu)異的力學(xué)性能來源于其獨特的多層級纖維結(jié)構(gòu)。這些多層次纖維結(jié)構(gòu)的形成包含了兩個基本的生命過程：i) 外界營養(yǎng)成分的攝取、轉(zhuǎn)換; ii) 機械訓(xùn)練將攝取的外界營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)換為纖維結(jié)構(gòu)，從而增強增韌肌肉組織。此外，肌肉組織生長過程中，纖維結(jié)構(gòu)會先損失、斷裂；在吸收外界營養(yǎng)及訓(xùn)練之后變粗、重構(gòu)，使得肌肉變大變粗，增強其承重能力。受此生長過程啟發(fā)，研究人員已經(jīng)開發(fā)了機械訓(xùn)練誘導(dǎo)的纖維結(jié)構(gòu)原位生成的水凝膠及力誘導(dǎo)的自生長水凝膠。這些水凝膠在經(jīng)過機械訓(xùn)練后，力學(xué)性能都能夠增強；但是在這些水凝膠中，力的作用主要是在各項同性水凝膠中原位生成纖維結(jié)構(gòu)（機械訓(xùn)練誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變）、或者是用于誘導(dǎo)聚合反應(yīng)（模仿肌肉的基質(zhì)生長）；目前仿肌肉生長的策略仍然難以完美復(fù)制肌肉的生長過程，即基質(zhì)生長和機械訓(xùn)練誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

  相關(guān)工作近日以“Muscle-Inspired Self-Growing Anisotropic Hydrogels with Mechanical Training-Promoting Mechanical Properties”為題發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》。武漢理工大學(xué)碩士研究生夏雨龍為論文的第一作者，電子科技大學(xué)崔家喜教授和武漢理工大學(xué)羅國強教授團隊周小狀研究員為論文的共同通訊作者。

圖1.各向異性堅韌水凝膠的機械訓(xùn)練相關(guān)生長設(shè)計。圖片來源：Adv. Mater.

圖2.自生長各向異性水凝膠。圖片來源：Adv. Mater.

圖3.自生長各向異性水凝膠的結(jié)構(gòu)演化和力學(xué)性能。圖片來源：Adv. Mater.

圖4.水凝膠的超高耗能能力的評價和應(yīng)用示范。圖片來源：Adv. Mater.

  論文相關(guān)鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416744 

通訊作者簡介

  崔家喜博士簡介：電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院教授。2008年博士畢業(yè)于北京大學(xué)，先后在北京大學(xué)、德國馬普 高分子所、哈佛大學(xué)國內(nèi)外知名高校或科研機構(gòu)從事功能高分子材料方面的研究工作，2015德國萊布尼茨新材料所研究員，獨立課題組PI；2017年起電子科技大學(xué)教授。

  研究領(lǐng)域為仿生動態(tài)軟材料的研究，在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表SCI論文100多篇，包括Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem., Int. Ed.等。獲國內(nèi)外授權(quán)發(fā)明專利10多項，編寫英文專著（章節(jié)）2部。研究成果多次受到國內(nèi)外專家和各科學(xué)媒體（Wiley, ChemView, MRS, Phys 等）以及電視臺的競相報道與高度評價。其中新型超滑表面涂層以及冬暖夏冷涂層系列研究工作不僅是學(xué)術(shù)領(lǐng)域開創(chuàng)性和引領(lǐng)性的工作，而且也受到的商業(yè)界的關(guān)注。獲國家特聘青年人才資助、四川學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人等。

  https://www.x-mol.com/groups/cui_jiaxi

  羅國強教授簡介：武漢理工大學(xué)材料學(xué)院院長，重點研發(fā)計劃首席專家、國防卓青。主要研究方向為：先進功能復(fù)合材料以及功能梯度復(fù)合材料的設(shè)計、制備新技術(shù)、結(jié)構(gòu)控制、性能及應(yīng)用研究。重點為在功能梯度設(shè)計與仿真，微發(fā)泡技術(shù)、薄帶流延成型技術(shù)、粉末冶金技術(shù)、擴散鏈接技術(shù)等梯度復(fù)合新技術(shù)、以及材料結(jié)構(gòu)與性能表征等方面取得了一系列突出成果。在國內(nèi)外重要期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，申請國家發(fā)明專利20余項，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎、軍隊科技進步一等獎等各類省部級以上科研獎項6項。