水凝膠在很多工程和生物醫(yī)學中具有廣泛的應用，其形狀和大小對水凝膠的應用和功能具有重要的影響。例如, 將直徑300 – 500 m的海藻酸水凝膠球移植到小鼠體內，會引起嚴重纖維化反應，而較大尺寸的水凝膠球(1.5 -1.9 mm)則不會。而且相比于五角和三角形，球形的排異反應最小。同時，不同特定形狀的微尺度水凝膠常常被用來模擬構建不同組織的功能單元，進而可以組裝構建更加復雜的組織結構。盡管已有很多關于構建三維水凝膠的方法，如光刻、微流控和3D打印等等，但對于復雜的形狀，如非柱形的結構，這些方法并不十分有效。同時還會受限于水凝膠材料的種類和某些性能。因此，目前仍然缺少一種簡單便捷的構建復雜三維形狀水凝膠的方法。

近日，受毛細折紙現象的啟發(fā)，西安交通大學仿生工程與生物力學中心提出了一種簡單有效的構建三維復雜水凝膠的方法。毛細折紙現象是一種有趣的表面張力現象，隨著液滴蒸發(fā)，二維的彈性薄膜會在表面張力的作用下逐漸變形折疊，形成三維結構，根據液滴和薄膜大小的不同，整個閉合過程需要10min~30min。通常情況下，水凝膠交聯只需要不到一分鐘。因此，將普通的水換成水凝膠，可以在折疊過程的任意一個時刻進行交聯，凍結水凝膠的三維形狀，從而得到不同三維結構的水凝膠。他們通過設計PDMS彈性膜的大小和形狀，可以實現~ 100μm ~ 1mm大小不同三維形狀的水凝膠。這種方法簡單方便，整個過程無需外力驅動，自發(fā)完成，并可以適用于不同交聯條件的水凝膠材料。同時，他們還建立了數學模型用于預測水凝膠的形狀。通過改變二維薄膜的形狀、無量綱參數（彈性毛細常數Ce）和蒸發(fā)時間，可以利用模型精確地實現三維形狀（金字塔形、五面體和立方體）和尺寸的控制（從微米到厘米）。

該研究在柔性電子、組織再生以及藥物輸送中具有重要的應用前景。相關論文發(fā)表于Small（DOI: 10.1002/smll.201601147）上，并被選為期刊封面文章（Front Cover），第一作者為西安交通大學博士生李墨筱，由盧天健教授和徐峰教授共同指導完成。