水凝胶

智能材料可以通过自主改变其结构、特性和功能来迅速响应周围环境的变化，近年来受到了研究者越来越多的关注。聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）是一种具有低临界溶解温度（LCST）的温敏性聚合物。 基于它制备的PNIPAM基水凝胶的体积、透光度及亲水性等具有温度可调性，是一种广泛使用的刺激响应性智能材料，在智能驱动、光学、生物医药等领域具有重要的应用价值（图1）。 近期，天津大学材料学院封伟教授团队全面综述了PNIPAM基智能水凝胶在智能驱动器、光子晶体、智能窗户、药物输送及组织工程等领域的相关研…

海绵状组织是阴茎的重要组成部分。具有完整海绵窦结构的健康海绵组织是维持阴茎正常勃起功能和泌尿功能的前提。作为末端器官，阴茎海绵体不能通过再生得到修复，而人工修复受伤海绵体往往会受到解刨学、美学、功能方面和伦理道德的挑战。因此，迫切需要探索一种有效的海绵体重建再生治疗方法。 由于海绵窦的复杂结构和满足其生理功能所必需的特殊机械性能，用于海绵体修复的生物材料必须具有良好的加工性能，适当的机械性能和生物相容性。另外，海绵体的正常组织功能（例如勃起和射精），取决于海绵窦内微血管系统的正常循环和血液供应。…

近年来，3D打印技术以其灵活多变的打印方式构筑复杂物理结构的优势而风靡全球。通常3D打印通过前驱体材料layer-by-layer沉积而构筑三维物体，因此也叫增材制造。尽管3D技术具有众多优点，但3D打印的物体只是静态三维结构，不会随时间推移而产生功能特性。因此考虑时间维度，即发展4D打印技术，能够赋予材料更多多变的功能特性，如形状记忆功能等。 巴西ABC联邦大学的Silvia Titotto教授是该校4D打印和仿生4DB研究小组的创始人和首席研究员，该团队长期致力于4D打印水凝胶的技术开发与实…

利用光散射原理，自然界中的很多生物能够让自身组织出现发白现象，从而实现伪装以捕食或躲避天敌。例如白色甲虫具有各向异性的鳞片内甲壳质网络作为密集的散射介质，墨鱼墨皮中的白色斑点包含随机排列的蛋白质微球等，均可进行光散射使其变色。在工业界，也可以利用二氧化钛、纤维素等填充材料来获得高白度的产品，如个人用品、涂料、纸张等。自然界中的发白组织一般是由特殊的生长机制将自身的纤维状组织无规的组合起来，优化了散射无均值路径（scattering mean-freepath），提高了散射效率。而人造发白系统一般…

近期，天津大学化工学院仰大勇教授课题组在Advanced Science上发表关于酿酒酵母发酵过程控制DNA水凝胶导线电路开关的研究。提出了构建超软动态DNA水凝胶的新策略，制备出能够对溶剂极性微弱变化做出超快速和高灵敏度响应的DNA软体水凝胶，并成功应用于酿酒酵母发酵过程控制的DNA水凝胶导线电路系统中。天津大学化工学院博士研究生韩金鹏和硕士研究生崔宇辰为共同第一作者。研究得到国家自然科学基金和科技部重点研发项目的资助支持。 近年来，智能生物响应材料在软体机器人和智能医学领域显示出巨大的应用潜…

糖尿病是威胁人类健康和生命安全的重大疾病之一，并且糖尿病在全世界的患病率有逐年增高的趋势。目前，多达25％的糖尿病患者因伤口血液循环不良和其他并发症而出现慢性难愈合伤口，例如糖尿病足溃疡（DFU），严重时可导致患者截肢。 研究证明，糖尿病慢性伤口的延迟愈合是缺氧引起的新生血管受损的结果，因此，减少慢性伤口治疗中的缺氧是糖尿病治疗中迫切的临床问题。但是，当前的氧气疗法，包括高压氧（HBO）和局部气态氧（TGO），主要采用气态氧输送，但只有少量氧气能够穿透皮肤，因而在糖尿病治疗的临床应用中效果较差。…

可穿戴的软电子设备最近已成为新兴的研究领域，它扩展了传统刚性电子设备在医疗记录、人机界面和能量收集中的功能；同时，机械上的相似性有助于将对人体组织的刺激降到最低，并能够持续进行医疗保健监测。导电聚合物，碳质或金属纳米材料以其卓越的性能在导体、显示器、可穿戴电子设备和绿色能源等方面广泛应用。但其透明度、延展性不足（<90％），制造成本、潜在毒性限制进一步应用；聚合物-弹性体杂化体渗流网络具有明显的滞后、连接损耗和疲劳失效。液态金属（LM）的模量比弹性体低几个数量级，所以流体LM对弹性体的载荷…

开发机械强度高、柔韧性好和抗裂的水凝胶具有重大的学术和实践意义。研究者们通常通过设计双网络水凝胶、滑环水凝胶、纳米复合水凝胶、拓扑水凝胶和离子交联水凝胶等策略获得高强度的水凝胶。但是下一代水凝胶的合理设计还受到对强化机理研究不足的影响。目前，强水凝胶的机理模型总是从微观网络结构和宏观特性推导而得，即形态构象和组装对机械强度的影响仍处于假设水平。因此，需开发一种有效的技术以“观察”水合状态的中尺度形貌并阐明其在能量耗散中的作用。 近日，香港科技大学唐本忠院士和Jacky W. Y. Lam，巴黎第…

水凝胶是由物理或化学交联的水溶胀性聚合物网络合成的软材料。由于其出色的生物相容性/生物降解性，与天然组织和器官相似的机械性能以及对环境的响应能力，水凝胶已被广泛用于生物医学应用，包括药物输送、生物传感器、组织工程和再生医学的合成细胞外基质（ECM）。最近，许多生物分子，包括蛋白质、肽、DNA和RNA被用作合成水凝胶的结构单元。蛋白质水凝胶因其可设计和可调节的生化及机械特性而倍受关注。南京大学的曹毅团队在 ACS Macro Lett.上发表了“100th Anniversary of Macro…

相信大家对手机无线充电不会感到陌生，这种新型充电方式使我们摆脱了充电线的束缚，只需将手机贴附到充电底座上就可以实现对手机的充电，这里用到的原理就是大家熟知的电磁感应，它具有穿透深度大的特点。最近，中国科学院化学研究所吕凤婷等人利用电磁感应现象制备无线充电电化学发光系统成功实现了光敏感蛋白的远程激活，相比于传统的近红外光激活方法具有更大的穿透深度，是光遗传学领域很有潜力的工具。 以聚丙烯酰胺水凝胶作为基底负载经典电化学发光体鲁米诺，无线充电后可产生独特的持久发光，鲁米诺的发光光谱为390-540 …