近日，华东理工大学化工学院特聘研究员王义明与郭旭虹教授团队在仿生自组装水凝胶领域的研究工作中取得了新进展，研究成果以“Biomimetic strain-stiffening self-assembled hydrogels”为题发表在《德国应用化学》上，并被选为当期的底封。
生物组织是由蛋白质砌块组装得到的半柔性（Semiflexible）生物微丝交织而成的三维网络结构，在应对外界机械力的刺激时，会表现出独特的应变增强特性（Strain-stiffening），以保护机体免受外界应力的伤害。长期以来，人们利用小分子砌块，通过超分子组装的方式，制备出了一系列类似生物组织的超分子水凝胶材料，并在生物医药、仿生、光电等领域表现出巨大的应用前景。然而，生物组织所表现出的应变增强特性在人工合成型超分子水凝胶材料中极其罕见。
该团队在前期工作中建立了一多组分超分子水凝胶系统（J. Am. Chem. Soc.2019,141, 2847），并发展了利用成核干扰的手段控制各组分在超分子纤维中的组成的调控方法（Angew. Chem. Int. Ed.2019,58, 3800）。据此，团队借助类似的调控手段，通过控制超分子纤维的分子组成，组装得到了半柔性的凝胶纤维，使得所制备出的超分子水凝胶材料表现出类似生物组织的应变增强特性。此外，该项工作通过凝胶因子和磷脂分子的正交组装，构建了具有应变增强特性的脂质体复合超分子水凝胶材料，深度模拟了生物组织的结构与功能。该工作对推动具有机械响应性的仿生软物质材料的发展和应用具有重要意义，所构筑的具有应变增强特性的脂质体复合超分子水凝胶可作为理想的人工组织模型，用于研究生物组织在外界应力刺激下，细胞及蛋白微丝网络的结构响应机制。
论文的第一作者为化工学院特聘研究员王义明，通讯作者为合作伙伴荷兰代尔夫特理工大学的Jan H. van Esch教授，徐至教授与郭旭虹教授在材料表征及数据分析上提供了帮助与支持。该项目得到了国家自然科学基金、华东理工大学创新人才项目专项基金的支持。
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