中国科学院深圳先进技术研究院（ SIAT ）的科学家们创造了一种“栩栩如生”的水凝胶。它在一次闪光后逐渐改变形状，并持续“进化”长达四周。这项工作发表在科学杂志 Matter [^ paper]上，由《南华早报》[^ scmp]报道。
NOTE
简而言之： 一道近红外光会触发水凝胶中缓慢的化学反应，需要数周时间才能改变其形状。根据这一原理，作者制作了一种影响干细胞转化的基质，以及与年轻大鼠大脑一起“成长”的电极。
如何操作
该系统被命名为 STERS （ 时空进化的反应物种 ）。它由三个部分组成[^ paper] ：
- 镓基液态金属颗粒 —它们产生活性颗粒（自由基和离子） ；
- 乙烯基单体 —与镓颗粒反应并支持活性颗粒产生的凝胶“构件” ；
- 近红外光 （波长808纳米） —它开始这个过程，并设置哪里会有更多的活性粒子。
一次照射后，凝胶中会出现活性颗粒梯度，并持续长达4周。一直以来，颗粒开始聚合，凝胶在不同密度的不同地方“交联”。由于缝合不均匀，材料逐渐改变形状—从微观细节到眼睛可见，在几分钟到几周内。可以重复照射以触发新的变化周期。
作者借鉴了野生动物的想法。生物体不仅像植物叶子一样快速改变形状，而且像生长过程中的组织一样缓慢改变形状，为此，它们需要持续不断的活性化学物质来源[^ paper] [^ scmp]。
实验
干细胞
将凝胶置于具有微套管的硅胶膜之间，并在该底物上生长间充质干细胞。结果取决于凹槽的宽度[^ paper] ：
| Вариант | Ширина канавок | Во что превращались клетки |
|---|---|---|
| без облучения | 9,8 мкм, не меняется | в костные (остеогенная дифференцировка) |
| одно облучение | сужается до 9,2 мкм за 6 дней | в основном в костные, но слабее |
| повторное облучение на 3-й день | сужается до 8,7 мкм | в нейроноподобные (нейральная дифференцировка) |
因此，作者表明，通过用光改变基质的形状，可以远距离引导细胞的发育。
生长中的大脑电极
用于记录大脑活动的常规电极保持一个形状。随着大脑和头骨的增长，电极不再贴合，信号丢失。作者将凝胶应用于柔性30通道电极阵列，并记录了从出生后第14天到第28天的年轻大鼠的脑电图（ EEG ） [^论文]。
在第14天，新的和传统的电极以相同的方式工作。到第21天和第28天， “生长”电极固定了神经网络连接的更复杂画面，因为它们更接近发育中的大脑。
研究负责人杜学民教授（ Du Xuemin ）指出，这种方法可以更准确地跟踪脑电波的变化，并研究大脑的发育方式。据他介绍，水凝胶形状变化的速度和规模可以根据研究组织的变化进行调整[^ scmp]。
IMPORTANT
一些复述说，电极记录了大鼠 胚胎 的大脑活动。在本文中，我们谈论的是 产后 发育：实验是在两周大的大鼠（ P14-P28 ）上进行的，而不是在胚胎[^论文]上进行的。
它可能派上用场的地方
作者自己称这些领域为[^论文] [^ scmp] ：
- 用于组织工程和再生医学的柔性支架；
- 适应生长组织的神经接口和生物电子学；
- 软机器人和“人形”机器人。
到目前为止，这些是细胞和动物的实验室实验。在医疗使用之前，需要进行更多的研究，包括材料的长期安全性。
会议服务支助c
Nie M., Peng M., Li X., Xu W., Hua J., Galluzzi M., Du X. 自我维持反应物种计划在水凝胶中跨时间尺度的形态进化//Matter. 2026.第9卷.第103004条。DOI ： [10.1016/j.matt.2026.103004] (https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.103004) 2026年4月26日收到， 2026年8月8日接受。