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  仿生智能驅動器因能模仿自然界生物在外界刺激下改變形態、顏色和運動行為，故在軟體機器人、人機界面和生物醫學器件等新興領域展現了巨大應用潛力。近年來，盡管基于合成聚合物的智能驅動器取得了廣泛進展，但它們在可再生、可持續和生物安全性方面仍面臨挑戰；雖然基于天然聚合物的驅動器與自然生物系統的組織成分更為接近，但這類聚合物中大量存在的氫鍵作用導致其驅動行為較為單一。作為一類典型的天然聚合物，淀粉因可再生、生物相容好且可降解，故在生物醫學、食品等領域有廣闊應用前景，且其分子鏈中存在的大量強氫鍵使其具備獨特的糊化特性，但與此同時，也限制了其驅動行為；雖通過化學改性或者引入合成聚合物等方式調控氫鍵可賦予其優異的驅動特性，但這不可避免地影響淀粉再生特性和生物安全性等優異性能。

  近日，中國科學院深圳先進技術研究院杜學敏研究員團隊，基于淀粉豐富的氫鍵和獨特的糊化特征，提出了新的氫鍵介導策略并成功構建仿含羞草的高靈敏、多重響應淀粉基智能驅動器：未糊化淀粉基驅動器通過光熱觸發淀粉局部糊化——淀粉顆粒分子間氫鍵不可逆“解鎖”，進而實現各種復雜形態的不可逆光控編輯；糊化后的淀粉基驅動器在低濕（~10.2 %）、近人體體溫（~ 37 ℃）或低強度光照（0.42 W cm^-2）觸發下淀粉分子間氫鍵可逆“解鎖”， 即可成功實現糊化淀粉基驅動器的高靈敏、多重驅動功能。這類基于天然高分子材料的智能驅動器在人工含羞草、智能燈罩、智能食品等領域有廣闊應用前景。

圖 1. 非糊化/糊化淀粉基驅動器制備及驅動原理

圖 2. 非糊化淀粉基驅動器光程控形變原理及效果

圖 3. 糊化淀粉基驅動器多重響應原理及效果

圖 4.淀粉基驅動器傳感、驅動應用及可降解特性

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202304634

通訊作者簡介

  杜學敏，博士，中國科學院深圳先進技術研究院智能醫用材料與器械研究中心主任、研究員，國家自然科學基金優秀青年基金獲得者；入選中國科學院青年創新促進會會員、廣東省“特支計劃”科技創新青年拔尖人才、深圳市杰青；被遴選為國際仿生工程學會青年委員、中國微米納米技術學會微納執行器與微系統分會理事、中國復合材料學會智能復合材料專業委員會委員；擔任Research期刊Associate Editor，The Innovation等期刊青年編委。近年來，以負責人身份主持國家自然科學基金優秀青年基金、國家重點研發計劃“變革性技術關鍵科學問題”課題、基金委國際合作、廣東省重點、深圳市杰青等項目多項，相關成果以第一及通訊作者（含共同）發表于Science Advances、Matter、Advanced Materials、ACS Nano、Advanced Functional Materials、National Science Review等期刊，已獲授權專利20余項。主要從事智能高分子材料、生物界面、穿戴/植入生物器件（如組織工程支架、生物電子、柔性傳感與驅動器）研究。

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