人體內有許多管狀的組織結構，這些組織大部分都具有一個共同特點：管壁都是由多層不同的細胞構成。例如，血管從內到外一般具有三層細胞結構：血管內皮細胞，平滑肌細胞，成纖維細胞。某些情況下，平滑肌細胞甚至有環形和縱形兩種分布形式。如何在體外實現三維結構的多種細胞的可控分布，從而最真實地模擬體內組織的細胞分布情況，一直是研究的難點和熱點。
近日，國家納米科學中心蔣興宇研究員課題組將平面上的細胞圖案化技術和應力引發自卷曲技術結合，成功實現了多種細胞在三維管狀結構上的層狀分布。以聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜為例，采用雙層膜結構，通過拉伸產生內應力使得這種雙層膜可以從平面自發卷曲成多層管狀結構。在平面的情況下，通過帶有三條平行管道的PDMS芯片將三種細胞（血管內皮細胞、平滑肌細胞和成纖維細胞）依次輸送到自卷曲膜的規定位置，釋放自卷曲膜后，材料帶著細胞自發卷曲成多層管結構，即最內層是血管內皮細胞，中層為平滑肌細胞，外層為成纖維細胞。
同時，在自卷曲膜的表面通過光刻和軟刻蝕技術可以制備微結構，根據接觸誘導的原理使得平滑肌細胞取向生長，在管結構中實現平滑肌細胞的環形和縱形分布。在材料的選擇上，不僅僅局限于PDMS薄膜，其他可降解高分子的靜電紡絲薄膜同樣可以制備成管狀結構，并能實現細胞在管結構中的層狀分布。
該方法可用來制備其他具有復雜結構的管狀結構，即先在二維平面上實現微納米結構，再通過卷曲將這些結構變成三維。因為二維平面上進行圖案化實現微納米結構比在三維結構上直接圖案化容易得多，所以這種方法用于構建帶有微納米結構的三維管狀結構是不錯的選擇。
該研究的前期成果已經于2月14日發表在Advanced Materials第24卷第7期上，并作為當期雜志的封面文章，此外還被Materials Views收錄。納米科學與技術的專業網站nanowerk對這項研究成果也作了專題報道（http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=24275.php）。
該研究得到了國家自然科學基金、科技部和中科院項目基金的支持。