水凝膠

近日，美國西北大學(xué)在其官網(wǎng)上報道該校Samuel I. Stupp教授團(tuán)隊發(fā)表在國際頂級期刊《Nature Materials》的研究工作，該工作報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，它們還可以游動以清洗干凈的水或海水，甚至承擔(dān)修復(fù)電池缺…

近年來，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，從而實現(xiàn)對患者的實時監(jiān)測與傷口治療。然而，在實際的醫(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)動和變形。這種隨時間變化的幾何結(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、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)。在實際應(yīng)用中，不受控制的…

由于其獨特的可調(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實驗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)與材料國家重點實驗室孫俊奇教授課題組通過在水凝膠內(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)依賴于動物來源的基質(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。這些動物來源的基質(zhì)雖然支持細(xì)胞生長，但卻是蛋白質(zhì)和生長因子的不明確混合物，它們在實現(xiàn)可再生，可擴(kuò)展和可移植組織方面存在問題。因此，需要基于用于腸類器官生長和擴(kuò)展的材料化學(xué)方法，開發(fā)Matrigel的替代品。實際上，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共價鍵或物理相互作用交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)?？焖偾覠o催化劑的交聯(lián)策略對共價交聯(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，長春應(yīng)化所中科院院士陳學(xué)思教授團(tuán)隊首次報道了鄰苯二甲醛（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。…

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)了一種帶有分子過濾功能的水凝膠與高分子材料納濾膜復(fù)合材料，同時實現(xiàn)了高吸水性和選擇性。在生物醫(yī)藥，環(huán)境檢測等領(lǐng)域的樣品濃縮，運(yùn)輸，和檢測， 以及水體營養(yǎng)物回收方面提供巨大應(yīng)用前景。 方便，快速的自驅(qū)動水過濾 在傳統(tǒng)水過濾系統(tǒng)中，一般需要一個濾膜單位和一個外在的驅(qū)動力來完成過濾過程。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)場條件有限的情況下，這樣的過濾體系變得低效或者不可行。于是一個方便，靈活，易用的適合小容量體系的過濾系統(tǒng)就十分…

為應(yīng)對器官功能的損傷，生命體與生具有一套修復(fù)機(jī)制。動植物自我修復(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。在動植物的生命周期中，DNA損傷隨時發(fā)生，并導(dǎo)致可能的突變、癌變及細(xì)胞死亡。人和哺乳動物通過炎癥因子等修復(fù)；植物通過寡聚肽和寡聚糖等分子修復(fù)。生命體中的自修復(fù)涉及了諸多的級聯(lián)反應(yīng)，人們對其中確切的化學(xué)原理仍不能準(zhǔn)確理解。 高分子的自修復(fù)可通過分子層級的物理或化學(xué)方法實現(xiàn)。過去的幾十年，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，無疑是仿生制備中一項重要嘗試。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階段，選擇性低、檢測范圍窄。 【研究成果】 近日，韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究所的 Hyunhyub Ko團(tuán)隊模擬人體澀味感知的機(jī)制，設(shè)計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…