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  生物組織受到外界損傷時會通過細(xì)胞或組織的自我修復(fù)從而恢復(fù)其本來的功能和結(jié)構(gòu)。作為一種質(zhì)地柔軟且高含水性材料，水凝膠廣泛應(yīng)用于傳感與檢測、藥物釋放、驅(qū)動器及組織工程等多個領(lǐng)域，具有自修復(fù)性能不僅可延長其使用壽命，同時可大幅提升使用安全性。目前采取的在凝膠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中引入修復(fù)劑、動態(tài)或可逆的共價或非共價作用力等弱相互作用力的方法合成的水凝膠材料，即使在熱、酸等外界刺激輔助下，自修復(fù)過程往往需要數(shù)小時甚至24小時以上。同時，為實現(xiàn)自修復(fù)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中引入弱相互作用力常常會伴隨著材料機械性能的降低影響其使用效果。

  該�；瘜W(xué)與化工學(xué)院從懷萍教授課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、德國馬普學(xué)會膠體與界面研究所相關(guān)研究組合作，提出了納米復(fù)合水凝膠與配位鍵相結(jié)合構(gòu)筑高性能材料的新策略�？蒲腥藛T將單分散的金納米顆粒作為水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑，通過金-硫配位鍵使聚合物鏈與金納米顆粒相連，利用金納米顆粒優(yōu)異的光熱性能和配位鍵在高溫下的動態(tài)不穩(wěn)定性，成功實現(xiàn)了納米復(fù)合水凝膠自修復(fù)性能的大幅提升。此外，材料中金納米顆粒表面的大量未飽和金原子提供的大量交聯(lián)位點，大幅提高了凝膠網(wǎng)絡(luò)的支化度，使該材料具有非常優(yōu)異的機械性能。

自修復(fù)納米復(fù)合水凝膠制備示意圖

（a）水凝膠合成所用金納米顆粒、反應(yīng)共聚單體的結(jié)構(gòu)示意圖。

（b）功能修飾金納米顆粒復(fù)合物作為交聯(lián)劑通過自由基聚合制備納米復(fù)合水凝膠示意圖

（c）紅外激光（808 nm）誘導(dǎo)動態(tài)RS-Au配位鍵自修復(fù)機理示意圖。

納米復(fù)合水凝膠的自修復(fù)性能

（a）含Au NP水凝膠自修復(fù)過程光學(xué)照片。

（b）含Au NP水凝膠與不含Au NP水凝膠自修復(fù)過程光學(xué)照片。

（c）不含Au NP水凝膠在Au NP輔助下自修復(fù)過程光學(xué)照片。

（d）原始凝膠和自修復(fù)后凝膠機械性能曲線。

（e）不同Au NP濃度下原始凝膠和自修復(fù)后凝膠拉伸性能對比。

  實驗結(jié)果表明，在波長808納米的近紅外光誘導(dǎo)下，該新型材料在1分鐘內(nèi)即可實現(xiàn)96%的自修復(fù)。同時，該課題組對凝膠的生物安全性評估結(jié)果表明，該材料具有良好的可注射性能及生物相容性，可作為藥物載體負(fù)載抗癌藥物在近紅外光下進(jìn)行可控釋放。

  該工作得到了國家自然科學(xué)基金面上和重點項目，國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃，新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃，中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金，合肥大科學(xué)中心卓越用戶基金的資助。

  論文鏈接：http://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(17)30324-8