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清華大學(xué)楊振忠/梁福鑫團(tuán)隊(duì) ACS Nano：基于Janus顆粒構(gòu)筑相變有機(jī)水凝膠
2022-06-17  來(lái)源：高分子科技

  雙相有機(jī)水凝膠是將有機(jī)相封裝在水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，內(nèi)部的有機(jī)相可以賦予雙相有機(jī)水凝膠多種功能，例如軟體機(jī)器人、傳感器、組織工程和生物醫(yī)學(xué)。為了在水凝膠網(wǎng)絡(luò)中引入有機(jī)相，需使用大量的傳統(tǒng)表面活性劑以避免有機(jī)相發(fā)生聚集。因此利用雙親性Janus顆粒穩(wěn)定雙相水凝膠，進(jìn)而開(kāi)發(fā)其高強(qiáng)度、傳熱、傳質(zhì)的功能至關(guān)重要。


圖1 雙相水凝膠治療示意圖及其微觀結(jié)構(gòu)


  近期，清華大學(xué)楊振忠/梁福鑫團(tuán)隊(duì)提出了一種多功能雙相水凝膠制造策略，在Janus粒子的作用下將相變微膠囊穩(wěn)定結(jié)合在雙網(wǎng)絡(luò)（DN）水凝膠中。雙親性的Janus 顆粒由于較低的表面張力和較高的界面屏障，有效地穩(wěn)定乳液并在水-油界面組裝成單層結(jié)構(gòu)。Janus 粒子通過(guò)共價(jià)鍵合作用將有機(jī)相和雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間穩(wěn)定結(jié)合，更重要的是粒子之間的空隙增強(qiáng)了相界面之間的傳質(zhì)。此外，DN水凝膠是通過(guò)動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，賦予有機(jī)水凝膠可注射性和自愈性能。相變微膠囊為雙相水凝膠提供了溫度響應(yīng)機(jī)械性能和溫度程序形狀記憶性能。通過(guò)相變微膠囊的熔融結(jié)晶過(guò)程潛熱儲(chǔ)存雙相水凝膠可實(shí)現(xiàn)溫度治療。同時(shí)，相變微膠囊中負(fù)載的抗菌藥物可以通過(guò)膠囊熔融后的相界面進(jìn)行釋放用于抗菌消炎可作為理想的敷料。這項(xiàng)工作打破了傳統(tǒng)表面活性劑穩(wěn)定有機(jī)相制備雙相水凝膠的策略，并利用相界面和Janus顆粒之間縫隙的傳熱傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)了熱響應(yīng)藥物遞送，為制備多功能雙相水凝膠提供了新的思路。該工作以Temperature-Sensitive Anti-Inflammatory Organohydrogels Containing Janus Particle Stabilized Phase-Change Microinclusions為題發(fā)表在《ACS Nano》上。清華大學(xué)博士后桂豪冠博士（現(xiàn)就職于常州大學(xué)）和遼寧大學(xué)楊甜甜博士為論文共同一作。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。 


圖2：雙相水凝膠的制備示意圖


 圖3：使用Janus粒子穩(wěn)定有機(jī)相


 圖4：雙相有機(jī)水凝膠的形態(tài)


 圖5：使用雙相有機(jī)水凝膠進(jìn)行溫度治療


 圖6：使用雙相有機(jī)水凝膠溫度觸發(fā)抗菌


  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于Janus顆粒合成及其界面行為相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。Janus顆粒的外形結(jié)構(gòu)、親疏水性差異和表面化學(xué)活性等等都能影響其在表界面處的吸附組裝，為此團(tuán)隊(duì)對(duì)Janus顆粒進(jìn)行系統(tǒng)的探索包括目的性設(shè)計(jì)和調(diào)控，使其在表界面處有序排列，實(shí)現(xiàn)功能性超材料的構(gòu)筑（J. Colloid Interface Sci., 2022, 618, 496-506; Chem. Mater., 2022, 34(8), 3806-3818; ACS Macro Lett., 2022, 11(5), 657-662; Macromol. Rapid Commun., 2022: e2200157; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13(21), 25392; Mater. Today Energy, 2021, 20, 100702）。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.2c03940

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（責(zé)任編輯：xu）
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