受人體組織自修復(fù)過程啟發(fā)，東南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授趙遠(yuǎn)錦課題組研制出一種自修復(fù)光子晶體水凝膠，具有潛在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用價值。這項(xiàng)研究成果Bio-inspired self-healing structural color hydrogel發(fā)表在新一期美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。
水凝膠材料由于其獨(dú)特的柔軟性及保水功能被廣泛用于生物傳感、組織工程等方面；但這種材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也面臨應(yīng)用局限，由于組成穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)單一，它還無法實(shí)現(xiàn)自修復(fù)功能。
趙遠(yuǎn)錦課題組提出了構(gòu)建三維交聯(lián)網(wǎng)格復(fù)合凝膠體系的方法來解決這一難題。他們首先將無自修復(fù)功能的水凝膠做成三維有序多孔結(jié)構(gòu)，然后將另外一種有自修復(fù)功能的水凝膠灌注到多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這種方法獲得的復(fù)合材料就具有自修復(fù)功能，“完全斷開的材料都可以被修復(fù)”。
圖1 具有自修復(fù)功能的反蛋白石光子晶體水凝膠制備示意圖
趙遠(yuǎn)錦教授課題組這項(xiàng)工作的主要創(chuàng)新點(diǎn)是復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可以賦予很多非自修復(fù)的水凝膠自修復(fù)功能，有點(diǎn)類似于植物的嫁接、器官的移植等。
這項(xiàng)研究所選用的兩種水凝膠都不是他們研制的，但是將非自修復(fù)凝膠與自修復(fù)凝膠復(fù)合在一起來構(gòu)建新型自修復(fù)凝膠的設(shè)想，是他們最先提出的。
圖3 具有自修復(fù)功能的反蛋白石光子晶體水凝膠
研究顯示，這種復(fù)合水凝膠在自修復(fù)前后都表現(xiàn)出了較好的生物相容性，表明了其潛在的生物醫(yī)學(xué)價值。另外，由于具有有序微結(jié)構(gòu)等特征，這種復(fù)合材料可以構(gòu)建出三維的結(jié)構(gòu)色圖案，用于藝術(shù)品、光波導(dǎo)、防偽等領(lǐng)域。
圖4 構(gòu)筑三維光子晶體材料
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