水凝胶

近日，美国西北大学在其官网上报道该校Samuel I. Stupp教授团队发表在国际顶级期刊《Nature Materials》的研究工作，该工作报道了基于两亲性多肽超分子的水凝胶在受到光刺激条件下发生弯曲、旋转和爬行的现象。Samuel I. Stupp教授表示: “这些材料可以增强拾起易碎物体的能力并具备将它们释放到精确位置所需的软机器人的功能。” 例如，在医学中，具有“生命”特征的软材料可能弯曲或改变形状，以在中风后恢复大脑中的血凝块，它们还可以游动以清洗干净的水或海水，甚至承担修复电池缺…

近年来，3D打印技术得到了飞速的发展，从起初的打印塑料制品到现如今的导体、半导体、生物材料等，其便捷、出色的制造能力使其在各个领域都备受关注。尤其是在医学领域，研究者们希望能在活的人体器官上直接打印出与人体兼容的生物医学装置，从而实现对患者的实时监测与伤口治疗。然而，在实际的医学应用中，目标活体生物的表面通常是柔软的，而且在不停地运动和变形。这种随时间变化的几何结构从根本上限制了当前以开环系统为基础的现有3D打印系统的应用。该类系统需要先在校准的平面基板上进行离线制造，然后再将其转移到目标生物的…

柔性电子器件在健康监测、传感皮肤、植入式器件等领域发挥着不可忽视的作用，其中，水凝胶由于其生物相容性、柔韧性以及人体组织般的机械性能而被认为是一种有吸引力的候选材料。通过整合导电填料，如碳纳米管（CNT）、石墨烯、金属纳米线和导电聚合物，这些水凝胶可以被赋予更好的电性能。 此外，为了很好地匹配皮肤和设备之间的相互作用，这些导电水凝胶中的一些还通过添加天然和合成粘合剂而具有粘合性能。尽管取得了许多进展，这些水凝胶由于其脆弱的性质，在保持良好的稳定性方面仍然面临着巨大的挑战。在实际应用中，不受控制的…

由于其独特的可调节物理和结构特性，水凝胶已成为一类用途广泛的软质材料，可用于生物技术和生物医学领域的各种应用，包括致动器、人造肌肉、药物递送和组织工程学等。基于聚丙烯酰胺/海藻酸钠的双网络水凝胶具有出色的机械性能，包括高强度、韧性和可拉伸性。这种性能良好的水凝胶的应用可以通过构建多系统组成和多样化性能而进一步扩展为智能材料。 近日，福州大学食品安全与生物分析教育部重点实验室杨黄浩教授课题组成员张进副教授与哈佛大学医学院Yu Shrike Zhang教授课题组基于聚丙烯酰胺/海藻酸钠/碳纳米管/氯…

高强度水凝胶在软体机器人、可穿戴器件及软组织修复等领域展现出巨大的应用潜力。但该类软物质固有的“湿、软”特性使其在应用过程中极易产生疲劳或受到损伤。赋予水凝胶自修复能力是提高水凝胶的可靠性及延长其使用寿命最有效的方法之一。然而，高强度水凝胶网络中强且稳定的交联作用极大地限制了聚合物链的运动能力，进而降低了其自修复能力。这使得高力学强度和高效自修复对水凝胶如鱼和熊掌，难以兼得。 为解决这一难题，吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室孙俊奇教授课题组通过在水凝胶内部构筑氢键交联的刚性纳米疏水相区，制…

肠类器官是有用的体外模型，用于旨在理解和治疗疾病的基础和转化研究。但是，他们的常规培养依赖于动物来源的基质，这限制了临床应用转化。当前的类器官技术几乎完全依赖于基底膜提取物，例如Matrigel。这些动物来源的基质虽然支持细胞生长，但却是蛋白质和生长因子的不明确混合物，它们在实现可再生，可扩展和可移植组织方面存在问题。因此，需要基于用于肠类器官生长和扩展的材料化学方法，开发Matrigel的替代品。实际上，很少有完全定义的合成水凝胶系统可以扩展肠类器官。 【研究成果】 最近，美国科罗拉多大学波德…

在水凝胶中，亲水性或两亲性聚合物通过共价键或物理相互作用交联形成网络。快速且无催化剂的交联策略对共价交联水凝胶的构建具有重要意义。迄今为止，已经开发了广泛的反应用于制备共价交联的水凝胶，例如迈克尔加成反应，叠氮化物-炔烃环加成反应和狄尔斯-阿尔德反应。羰基与N-亲核试剂（例如伯胺，酰肼和氨氧基）之间的缩合反应广泛用于生物缀合领域以及水凝胶的构建中。 【研究成果】 最近，长春应化所中科院院士陈学思教授团队首次报道了邻苯二甲醛（OPA）与N-亲核试剂（伯胺，酰肼和氨氧基）之间的缩合反应以形成水凝胶。…

最近佐治亚理工土木与环境工程学院谢兴老师研究小组开发了一种带有分子过滤功能的水凝胶与高分子材料纳滤膜复合材料，同时实现了高吸水性和选择性。在生物医药，环境检测等领域的样品浓缩，运输，和检测， 以及水体营养物回收方面提供巨大应用前景。 方便，快速的自驱动水过滤 在传统水过滤系统中，一般需要一个滤膜单位和一个外在的驱动力来完成过滤过程。但是在很多情况下，当样品容量很少，并且易损，或者在采样现场条件有限的情况下，这样的过滤体系变得低效或者不可行。于是一个方便，灵活，易用的适合小容量体系的过滤系统就十分…

为应对器官功能的损伤，生命体与生具有一套修复机制。动植物自我修复的化学和生态学环境完全不同，但最终的结果却相似。在动植物的生命周期中，DNA损伤随时发生，并导致可能的突变、癌变及细胞死亡。人和哺乳动物通过炎症因子等修复；植物通过寡聚肽和寡聚糖等分子修复。生命体中的自修复涉及了诸多的级联反应，人们对其中确切的化学原理仍不能准确理解。 高分子的自修复可通过分子层级的物理或化学方法实现。过去的几十年，自修复高分子的可控合成以及“类生命的”可编程高分子材料取得了长足的发展。近日，《Nature Revi…

舌头是我们最柔软、最灵活，更是最敏感的身体部位之一，其上有着成千上万的机械受体、味觉受体和离子通道。模拟出舌头的味觉感知能力，无疑是仿生制备中一项重要尝试。目前的人造舌头研究，多基于脂质/聚合物膜、人味觉受体或者剥离上皮细胞。但是这些研究仍处于初级阶段，选择性低、检测范围窄。 【研究成果】 近日，韩国蔚山国家科学技术研究所的 Hyunhyub Ko团队模拟人体涩味感知的机制，设计了一种基于水凝胶的柔软人造舌。该工作发表在《Science Advance》上，题为：“Soft and ion-co…