恐惧是人类最原始的基本情绪之一，对生存繁衍起到至关重要的作用。不同来源的恐惧会引起不同的反应，面对不同的外界信号时，我们的大脑究竟发生了什么变化呢？咖啡气泡在方糖中上升、微流控芯片中的微化工过程、土壤和地下水的修复……这些在自然界和工程应用中常见的现象有一个共同的名字——电渗吸。围绕它，科学家开展了一系列研究。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第七十三期。

1、《Nature Communications》丨无需干细胞负载，软骨缺损就能修复再生

软骨修复水凝胶作用机制图

软骨修复是骨关节炎治疗领域一项久攻不克的难题。传统天然软骨修复材料需要手术取材，因此存在创伤大、材料来源有限等问题。近日，西安交通大学化学学院成一龙课题组和杨宇轩博士通过聚加成反应构建了一种分别负载生物活性因子单宁酸和软骨分化因子Kartogenin的多重氢键交联水凝胶，作为体内软骨再生的无细胞支架，实现了无需干细胞负载的软骨缺损修复再生。

该研究制备的新型软骨修复水凝胶具有较高的抗疲劳性能和力学强度，可以承受28000次加载-卸载机械循环，并在体温下表现出快速形状记忆性能，具有应用于微创手术的潜力。同时，通过负载理化性质不同的药物分子，可以实现软骨修复过程中骨髓间充质干细胞的定向迁移和分化，从而实现体内全层软骨再生。这项工作可能为解决软骨再生问题提供一个有前景的解决方案。

2、《Biological Psychiatry》丨“一朝被蛇咬十年怕井绳”背后，大脑的运作机制是什么？

恐惧是人类最原始的基本情绪之一，对生存繁衍起到至关重要的作用。不同来源的恐惧会引起不同的反应，比如“社恐”被迫现场演讲可能会引发回避行为；对蜘蛛、蛇的恐惧则可能引发逃跑。“一朝被蛇咬十年怕井绳”，面对不同的外界信号时，我们的大脑究竟发生了什么变化呢？

浙江大学医学院脑科学与脑医学学院、双脑中心李晓明团队研究发现，不同的恐惧信号会通过不同的神经环路形成特定的恐惧记忆。其中，从中央杏仁核外侧部PKCδ阳性神经元到腹侧终纹床核的GABA能通路介导场景恐惧记忆，而SST阳性神经元对终纹床核的GABA能通路介导线索恐惧记忆。

该研究首次通过解析杏仁核投射的异质性阐明不同恐惧情绪背后的特异神经环路机制，完善恐惧情绪的产生及恐惧记忆形成的神经环路模型，阐明中央杏仁核对于不同外部刺激特异性响应特征的神经环路基础，并进一步揭示了阿片系统在恐惧、焦虑情绪中的韧性调节机制，为恐惧相关精神疾病的治疗提供了新的靶点。

3、《Advanced Materials》丨开关、发光、存储 “三合一”的有机发光晶体管问世

集开关、发光和存储功能于一体的有机发光晶体管器件及其存储与发光性能图

当下主动矩阵式有机发光二极管（AMOLED）显示面板正朝着低能耗、大尺寸、超高清等方向发展，对其驱动芯片的像素电路集成度和性能也将提出更高的要求。然而，依靠“微缩”器件尺寸来提升集成度的传统技术已不断逼近并超越光刻等微细加工技术的极限，继续缩小器件尺寸变得日益艰难。如何在有限的芯片面积内进一步提升像素电路的集成度，便成为了行业面临的一个重大挑战。

对此，北京大学深圳研究生院新材料学院孟鸿教授团队开展了开关、发光、存储于一体的有机发光晶体管器件研究。基于存储型有机发光晶体管的显示技术比传统有机发光晶体管有更高集成度、更高像素开口率。该项研究通过探究铁电聚合物的铁电效应，利用其剩余极化特点，实现了有机发光晶体管的非易失性存储行为，并揭示了其存储机制；通过亮度保持特性和重复擦写循环测试的实验结果，证明了其可靠的非易失性存储操作；这种多功能一体化的有机发光晶体管为有机显示像素电路的设计提供了一种新的技术方案。此外，通过优化铁电层和沟道层之间的界面特性，有机发光晶体管器件性能显著提升，场效应迁移率和发光亮度值分别提高20倍和5倍。

4、《PNAS》丨微流控领域全新设计理念，基于孔隙尺度事件预测宏观渗吸行为

通过优化的顺序光刻和多次刻蚀技术设计了具有深度变化的微流体芯片。（A）通过优化的顺序光刻和多次蚀刻制造深度可变微流芯片策略的示意图。（B）根据二维孔隙宽度分布将多孔结构分为不同深度区域，以蚀刻1→3个不同的深度。（C）微流芯片的三维孔径分布将受到不同深度约束的压缩，这里红线是无深度约束的二维孔径分布。（D）均匀深度、两深度和三深度的硅基底上局部多孔结构的扫描电子显微照片。（E）显微镜下观察的微流芯片图像和相应的多孔结构

咖啡气泡在方糖中上升、雨水渗透到土壤中、微流控芯片中的微化工过程、土壤和地下水的修复……这些在自然界和工程应用中常见的现象有一个共同的名字——电渗吸。然而，由于多孔结构和流体的复杂性，多孔介质的几何约束对多相流动微观物理及宏观渗吸模式的调控机制并不清楚，就制约了工程应用和相关技术的发展和升级。

近日，清华大学航院工程力学系王沫然课题组采用先进微纳加工技术和微流体芯片可视化实验等方法，观测了多孔三维结构触发流体界面不稳定性的现象。他们通过系统地改变微流体芯片的深度约束，结合多孔介质的高分辨率图像、孔隙尺度数值模拟和实验定量表征结果揭示了三维结构效应控制微观界面不稳定性并调控复杂多孔介质内多相渗吸模式的宏-微观机制。

其研究结果表明，传统微流控芯片设计抑制了一些重要三维结构效应，相关理论分析将深化理解二维微芯片实验和真实三维多孔介质内多相驱替机理，并建立二维与三维流动驱替现象间的联系。另一方面，研究表明，微芯片结构深度方向的设计将带来微流控领域的全新设计理念，基于孔隙尺度事件预测宏观渗吸行为的新策略将在生物医药、微化工、微流控逻辑控制、土壤及地下水的治理修复、油气资源开发等领域发挥重大作用。

5、《Advanced Functional Materials》丨小巧玲珑的它，如何在个性化医疗保健领域大显身手？

微电池的电子照片和微电极的形貌表征

高性能、形状可定制的微电池具有结构灵活性、适应多种形状等特点，因此成为下一代柔性电子产品中备受关注的一个分支，可应用于微型机器人、可穿戴传感器和植入式医疗设备，并放大其优势。

为了满足智能微电子系统在不同场景下的不同需求，开发简单、经济、高分辨率的加工技术制造具有高精度和形状可调控的高性能微电池至关重要。北京理工大学化学与化工学院博士生李向阳和赵扬研究员首次使用全激光加工技术在柔性基底上原位构建了平面准固态Zn//MnO2微电池（MBs）。该加工技术不仅可以无掩膜、高效制造图案，还可以在微电极材料中自发地产生氧空位，进一步增加电极材料的电化学活性位点，提高电池性能。

他们制备的Zn//MnO2微电池具有高面容量、高能量密度，超过大多数水系Zn基微电池和Li/Na基MBs。这些微型电池也很容易集成到片上微电子系统中，作为内置电源与多种传感功能高度兼容，连续监测人体的手腕弯曲、脉搏跳动、温度和湿度信号，以实现个性化医疗保健。