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  機(jī)械魯棒性的高透濕滑聚乙烯醇（PVA）水凝膠在人造生物軟組織、柔性可穿戴電子產(chǎn)品和植入式生物醫(yī)學(xué)器件中具有廣泛的應(yīng)用。然而，化學(xué)交聯(lián)的PVA水凝膠由于稀疏的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和高含水量機(jī)械強(qiáng)度和抗溶脹性差，而引入納米結(jié)晶域（冷凍澆鑄和冷凍-解凍）的PVA水凝膠雖然機(jī)械性能有所改善但透光性和潤滑性能降低。目前，如何設(shè)計具備機(jī)械魯棒性的高透濕滑PVA水凝膠，實現(xiàn)高透、強(qiáng)韌和濕滑等性能有機(jī)統(tǒng)一以滿足其在生物和工程應(yīng)用中的需求仍是巨大挑戰(zhàn)。

  鑒于此，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所劉維民院士/王曉龍研究員團(tuán)隊提出一種新的策略，即脫水收縮誘導(dǎo)的致密化、鹽析誘導(dǎo)的聚集和再水化協(xié)同結(jié)晶，實現(xiàn)了PVA水凝膠優(yōu)異機(jī)械性能、水潤滑性能、抗蛋白粘附、生物相容性和載藥與控釋等多功能集于一體，并在隱形眼鏡、可穿戴裝置、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域表現(xiàn)出較大的應(yīng)用潛力。相關(guān)工作以Tough, Transparent, and Slippery PVA Hydrogel Led by Syneresis為題目發(fā)表于Small。

  如圖1所示，利用脫水干燥誘導(dǎo)PVA聚合物鏈的致密化以及隨后的鹽析效應(yīng)快速誘導(dǎo)的強(qiáng)聚集和結(jié)晶以及再水化策略來實現(xiàn)具有高透明度和可調(diào)機(jī)械性能的濕滑PVA水凝膠。在脫水收縮過程中，聚合物網(wǎng)絡(luò)的致密化為隨后的鹽析誘導(dǎo)的強(qiáng)聚集和結(jié)晶提供了預(yù)堆積的聚合物鏈，從而導(dǎo)致結(jié)晶域的形成。隨后在“親液”陰離子溶液中通過相分離進(jìn)一步促進(jìn)PVA鏈的結(jié)晶來增強(qiáng)結(jié)晶性。2D WAXS和SAXS證明濕滑PVA水凝膠存在納米尺寸的結(jié)晶域，其可以作為剛性的高功能交聯(lián)劑來增強(qiáng)和增韌濕滑的PVA水凝膠（圖2）。 

圖1 機(jī)械魯棒性的高透濕滑PVA水凝膠的制備示意圖 

圖2 濕滑PVA水凝膠的結(jié)構(gòu)表征和力學(xué)性能

圖3 濕滑PVA水凝膠機(jī)械性能的廣泛可調(diào)性

  如圖4所示，這種機(jī)械魯棒性的PVA水凝膠具有優(yōu)異的光學(xué)性能（98%的透光性）、高的水含量（52~54%）以及優(yōu)異的潤濕性。此外，在水潤滑條件下，這種機(jī)械魯棒性的PVA水凝膠的摩擦系數(shù)可低至0.0081，表明這種濕滑PVA水凝膠具有優(yōu)異的水潤滑性能。與此同時，濕滑PVA水凝膠在長時間的滑動摩擦測試中仍具有優(yōu)異的潤滑性能，表明其具有顯著的耐磨性和機(jī)械魯棒性。因此，這種柔軟且濕滑的PVA水凝膠在需要水潤滑的可穿戴生物醫(yī)學(xué)器械中具有巨大的應(yīng)用潛力。 

圖4 濕滑PVA水凝膠的透光性、水含量、潤濕性以及水潤滑性能

圖5 高透濕滑PVA水凝膠隱形眼鏡的制造、生物相容性和功能性

  文章信息：Desheng Liu, Yufei Cao, Pan Jiang*, Yixian Wang, Yaozhong Lu, Zhongying Ji, Xiaolong Wang*, and Weimin Liu*, Tough, Transparent, and Slippery PVA Hydrogel Led by Syneresis, Small, 2023, 2206819.

  全文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202206819