三维形变材料在组织工程与人工器官等医学领域应用广泛，但传统材料要么欠缺可控形变能力，要么触发形变手段面临安全性挑战，由此极大限制了传统生物材料医学应用。如何成功实现传统生物材料的可控三维形变，及采用生物相容性手段调控形变，仍是材料生物学应用面临的一大难题。

      为解决该挑战，杜学敏决定向大自然学习。“自然是最好的老师，自然界中有很多充满智慧的生物。比如，含羞草，当我们轻触含羞草叶子时，它们会迅速且定向地闭合起来。这是因为，在含羞草的叶柄中有取向排列的上下两层细胞，当受到外力刺激时，两层细胞由于内膨压差异进而实现可控闭合”。

      团队创新性地仿生含羞草触之形变的构造原理，利用微纳加工与折纸技术，杜学敏发现在钙离子交联的海藻酸钠水凝胶中设计上阵列化微结构与差异化溶胀后，利用颠覆传统认知的触发形变手段——生物相容性好的钠离子/钙离子触发，即可实现传统水凝胶的可控三维形变。

      该研究成果以杜学敏为通讯作者发表在Science合作期刊《Research》上，并引起广泛关注，领域内专家纷纷表示这是一个非常有普适性意义的三维形变材料构筑策略。

      一直以来，杜学敏通过仿生大自然，开发出了一系列仿生智能材料与微系统，有望在生物医学等领域广泛应用。