武汉大学张先正团队：头发中微/纳米结构用于生物医学应用

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开发多功能的生物材料对医学工程领域来说具有重大意义。受自然界中微观结构的启发，科学家们设计了各种各样的新材料，如仿照荷叶微/纳米结构的超疏水材料、仿照含羞草叶片表面结构的弹性膜材料等。但对于生物医用材料来讲，在保持生物相容性的前提下开发新功能是更为重要的，而如果能够从人体身上直接寻找到适合生物医学应用的新型材料，这一难题就可以得到很好的解决。

最近，武汉大学化学与分子科学学院张先正团队首次发现由头发做成的微米材料和纳米材料，在红外光照下能消融血栓、破坏肿瘤、预防白内障的发生，甚至还能做成防晒霜抵御紫外线。

该实验组发现，在电子显微镜下，头发的无定形基质是由卵圆形的微米粒子构成的；而这些微米粒子又是由直径约80 nm左右的纳米球组装而成。通过碱性溶液加热以及超声波处理，就可以便捷地将这些微/纳米级别组装结构分离出来。这一系列从纳米到微米尺寸的新材料具备很好的生物相容性和多功能性，将被广泛应用于生物医学领域的研究与生产。

头发可以吸收可见光产生的热量，这种现象在炎热夏天尤为明显。因此，研究人员想到这种光热转换效应或许能使头发制成的材料在肿瘤以及血栓的热消融方面得到应用。在随后的动物实验中，他们发现，结合抗血栓药物华法林，头发材料介导的血栓热消融可以很好的治疗小鼠的静脉血栓；另一方面，头发纳米颗粒的光热转换性能与肿瘤靶向治疗相结合也展现出优异的抗肿瘤效应，动物实验证明，这一类材料能够抑制96.8%肿瘤生长。

自然条件下头发可以吸收紫外线继而保护头皮。受此启迪，研究人员探究了这些源自头发的材料对紫外线的高效吸收能力并努力拓展其应用，成功将这种材料做成了一种防晒霜。在小鼠动物模型中，这种材料和透明质酸共混的凝胶可以很好的保护小鼠皮肤免受紫外线的伤害。

头发主要是由黑色素和角蛋白组成，而黑色素具有优良的氧化还原平衡能力。考虑到这一点，研究人员发现这些头发制成的微/纳米材料也可通过清除自由基维持细胞内氧化还原平衡，有望治疗白内障—因为白内障的主要诱因之一就是自由基过剩导致的晶状体氧化。在实验中，他们发现这一类材料确实能在小鼠身上有效预防白内障的发生。

该研究展示的多功能材料不仅为解决生物医学难题提供了一个新的工具，更重要的是，这种“道法自然”的策略启发着人们从身边发现新的材料。向自然学习，研究生命系统在结构和功能上的巧妙设计，也可以为相关智能材料的设计制备提供思路。研究报告现已在线发表于《先进材料》杂志。

参考文献：

Zheng DW, Hong S, Xu L, Li CX, Li K, Cheng SX, Zhang XZ. Adv. Mater. 2018, Doi:10.1002/adma.201800836

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201800836