水凝膠

近日，美國(guó)西北大學(xué)在其官網(wǎng)上報(bào)道該校Samuel I. Stupp教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Materials》的研究工作，該工作報(bào)道了基于兩親性多肽超分子的水凝膠在受到光刺激條件下發(fā)生彎曲、旋轉(zhuǎn)和爬行的現(xiàn)象。Samuel I. Stupp教授表示: “這些材料可以增強(qiáng)拾起易碎物體的能力并具備將它們釋放到精確位置所需的軟機(jī)器人的功能。” 例如，在醫(yī)學(xué)中，具有“生命”特征的軟材料可能彎曲或改變形狀，以在中風(fēng)后恢復(fù)大腦中的血凝塊，它們還可以游動(dòng)以清洗干凈的水或海水，甚至承擔(dān)修復(fù)電池缺…

近年來(lái)，3D打印技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，從起初的打印塑料制品到現(xiàn)如今的導(dǎo)體、半導(dǎo)體、生物材料等，其便捷、出色的制造能力使其在各個(gè)領(lǐng)域都備受關(guān)注。尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，研究者們希望能在活的人體器官上直接打印出與人體兼容的生物醫(yī)學(xué)裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與傷口治療。然而，在實(shí)際的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，目標(biāo)活體生物的表面通常是柔軟的，而且在不停地運(yùn)動(dòng)和變形。這種隨時(shí)間變化的幾何結(jié)構(gòu)從根本上限制了當(dāng)前以開環(huán)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的現(xiàn)有3D打印系統(tǒng)的應(yīng)用。該類系統(tǒng)需要先在校準(zhǔn)的平面基板上進(jìn)行離線制造，然后再將其轉(zhuǎn)移到目標(biāo)生物的…

柔性電子器件在健康監(jiān)測(cè)、傳感皮膚、植入式器件等領(lǐng)域發(fā)揮著不可忽視的作用，其中，水凝膠由于其生物相容性、柔韌性以及人體組織般的機(jī)械性能而被認(rèn)為是一種有吸引力的候選材料。通過(guò)整合導(dǎo)電填料，如碳納米管（CNT）、石墨烯、金屬納米線和導(dǎo)電聚合物，這些水凝膠可以被賦予更好的電性能。 此外，為了很好地匹配皮膚和設(shè)備之間的相互作用，這些導(dǎo)電水凝膠中的一些還通過(guò)添加天然和合成粘合劑而具有粘合性能。盡管取得了許多進(jìn)展，這些水凝膠由于其脆弱的性質(zhì)，在保持良好的穩(wěn)定性方面仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，不受控制的…

由于其獨(dú)特的可調(diào)節(jié)物理和結(jié)構(gòu)特性，水凝膠已成為一類用途廣泛的軟質(zhì)材料，可用于生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的各種應(yīng)用，包括致動(dòng)器、人造肌肉、藥物遞送和組織工程學(xué)等?；诰郾０?海藻酸鈉的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠具有出色的機(jī)械性能，包括高強(qiáng)度、韌性和可拉伸性。這種性能良好的水凝膠的應(yīng)用可以通過(guò)構(gòu)建多系統(tǒng)組成和多樣化性能而進(jìn)一步擴(kuò)展為智能材料。 近日，福州大學(xué)食品安全與生物分析教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊黃浩教授課題組成員張進(jìn)副教授與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Yu Shrike Zhang教授課題組基于聚丙烯酰胺/海藻酸鈉/碳納米管/氯…

高強(qiáng)度水凝膠在軟體機(jī)器人、可穿戴器件及軟組織修復(fù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。但該類軟物質(zhì)固有的“濕、軟”特性使其在應(yīng)用過(guò)程中極易產(chǎn)生疲勞或受到損傷。賦予水凝膠自修復(fù)能力是提高水凝膠的可靠性及延長(zhǎng)其使用壽命最有效的方法之一。然而，高強(qiáng)度水凝膠網(wǎng)絡(luò)中強(qiáng)且穩(wěn)定的交聯(lián)作用極大地限制了聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)能力，進(jìn)而降低了其自修復(fù)能力。這使得高力學(xué)強(qiáng)度和高效自修復(fù)對(duì)水凝膠如魚和熊掌，難以兼得。 為解決這一難題，吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫俊奇教授課題組通過(guò)在水凝膠內(nèi)部構(gòu)筑氫鍵交聯(lián)的剛性納米疏水相區(qū)，制…

腸類器官是有用的體外模型，用于旨在理解和治療疾病的基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)化研究。但是，他們的常規(guī)培養(yǎng)依賴于動(dòng)物來(lái)源的基質(zhì)，這限制了臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。當(dāng)前的類器官技術(shù)幾乎完全依賴于基底膜提取物，例如Matrigel。這些動(dòng)物來(lái)源的基質(zhì)雖然支持細(xì)胞生長(zhǎng)，但卻是蛋白質(zhì)和生長(zhǎng)因子的不明確混合物，它們?cè)趯?shí)現(xiàn)可再生，可擴(kuò)展和可移植組織方面存在問(wèn)題。因此，需要基于用于腸類器官生長(zhǎng)和擴(kuò)展的材料化學(xué)方法，開發(fā)Matrigel的替代品。實(shí)際上，很少有完全定義的合成水凝膠系統(tǒng)可以擴(kuò)展腸類器官。 【研究成果】 最近，美國(guó)科羅拉多大學(xué)波德…

在水凝膠中，親水性或兩親性聚合物通過(guò)共價(jià)鍵或物理相互作用交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)?？焖偾覠o(wú)催化劑的交聯(lián)策略對(duì)共價(jià)交聯(lián)水凝膠的構(gòu)建具有重要意義。迄今為止，已經(jīng)開發(fā)了廣泛的反應(yīng)用于制備共價(jià)交聯(lián)的水凝膠，例如邁克爾加成反應(yīng)，疊氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)和狄爾斯-阿爾德反應(yīng)。羰基與N-親核試劑（例如伯胺，酰肼和氨氧基）之間的縮合反應(yīng)廣泛用于生物綴合領(lǐng)域以及水凝膠的構(gòu)建中。 【研究成果】 最近，長(zhǎng)春應(yīng)化所中科院院士陳學(xué)思教授團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了鄰苯二甲醛（OPA）與N-親核試劑（伯胺，酰肼和氨氧基）之間的縮合反應(yīng)以形成水凝膠?！?/p>

最近佐治亞理工土木與環(huán)境工程學(xué)院謝興老師研究小組開發(fā)了一種帶有分子過(guò)濾功能的水凝膠與高分子材料納濾膜復(fù)合材料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高吸水性和選擇性。在生物醫(yī)藥，環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域的樣品濃縮，運(yùn)輸，和檢測(cè)， 以及水體營(yíng)養(yǎng)物回收方面提供巨大應(yīng)用前景。 方便，快速的自驅(qū)動(dòng)水過(guò)濾 在傳統(tǒng)水過(guò)濾系統(tǒng)中，一般需要一個(gè)濾膜單位和一個(gè)外在的驅(qū)動(dòng)力來(lái)完成過(guò)濾過(guò)程。但是在很多情況下，當(dāng)樣品容量很少，并且易損，或者在采樣現(xiàn)場(chǎng)條件有限的情況下，這樣的過(guò)濾體系變得低效或者不可行。于是一個(gè)方便，靈活，易用的適合小容量體系的過(guò)濾系統(tǒng)就十分…

為應(yīng)對(duì)器官功能的損傷，生命體與生具有一套修復(fù)機(jī)制。動(dòng)植物自我修復(fù)的化學(xué)和生態(tài)學(xué)環(huán)境完全不同，但最終的結(jié)果卻相似。在動(dòng)植物的生命周期中，DNA損傷隨時(shí)發(fā)生，并導(dǎo)致可能的突變、癌變及細(xì)胞死亡。人和哺乳動(dòng)物通過(guò)炎癥因子等修復(fù)；植物通過(guò)寡聚肽和寡聚糖等分子修復(fù)。生命體中的自修復(fù)涉及了諸多的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，人們對(duì)其中確切的化學(xué)原理仍不能準(zhǔn)確理解。 高分子的自修復(fù)可通過(guò)分子層級(jí)的物理或化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)。過(guò)去的幾十年，自修復(fù)高分子的可控合成以及“類生命的”可編程高分子材料取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。近日，《Nature Revi…

舌頭是我們最柔軟、最靈活，更是最敏感的身體部位之一，其上有著成千上萬(wàn)的機(jī)械受體、味覺受體和離子通道。模擬出舌頭的味覺感知能力，無(wú)疑是仿生制備中一項(xiàng)重要嘗試。目前的人造舌頭研究，多基于脂質(zhì)/聚合物膜、人味覺受體或者剝離上皮細(xì)胞。但是這些研究仍處于初級(jí)階段，選擇性低、檢測(cè)范圍窄。 【研究成果】 近日，韓國(guó)蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究所的 Hyunhyub Ko團(tuán)隊(duì)模擬人體澀味感知的機(jī)制，設(shè)計(jì)了一種基于水凝膠的柔軟人造舌。該工作發(fā)表在《Science Advance》上，題為：“Soft and ion-co…