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華南理工大學(xué)邊黎明教授團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.:界面動態(tài)性誘導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)水凝膠表面疏水化
2024-01-05  來源:高分子科技

  水凝膠是一種含水量極高的聚合物網(wǎng)絡(luò),具有廣泛的應(yīng)用前景,包括細(xì)胞培養(yǎng)、藥物遞送、組織修復(fù)和可穿戴電子器件等。盡管水凝膠的體相性質(zhì)受到了廣泛的研究關(guān)注,水凝膠的表界面特性對其發(fā)揮有效功能和實(shí)際應(yīng)用也至關(guān)重要;趩误w/聚合物化學(xué)改性的化學(xué)策略和基于表面涂層技術(shù)、溶劑交換法和物理刺激調(diào)節(jié)等方法的非化學(xué)策略已被廣泛探索用于水凝膠的表面性質(zhì)管理。然而,這些策略通常會改變水凝膠整體或界面的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu),并可能對其性能產(chǎn)生影響。因此,在不改變水凝膠整體化學(xué)成分的情況下有效且簡便地調(diào)節(jié)水凝膠表面性質(zhì)對于其多樣化應(yīng)用非常重要,但實(shí)現(xiàn)起來仍然具有挑戰(zhàn)性。


  近日,華南理工大學(xué)邊黎明教授團(tuán)隊(duì)在利用基底界面動態(tài)性來實(shí)現(xiàn)水凝膠表面性質(zhì)調(diào)控方面取得了新進(jìn)展。在該工作中,作者報告了一種基于水凝膠?基底界面動態(tài)性來重構(gòu)水凝膠表面網(wǎng)絡(luò)的通用策略,用于調(diào)控水凝膠表面的浸潤性。研究發(fā)現(xiàn),在模具基材上接枝柔性而疏水的有機(jī)硅鏈段可以顯著提高水凝膠表面網(wǎng)絡(luò)中聚合物疏水碳鏈的含量,并減少親水極性基團(tuán)的含量,從而將原本親水的水凝膠表面轉(zhuǎn)化為疏水表面(圖1)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,以最佳接枝密度、鏈長和鏈段結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的基底高動態(tài)疏水接枝鏈對于水凝膠表面網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)至關(guān)重要(圖2)。分子動力學(xué)模擬進(jìn)一步揭示了動態(tài)界面相互作用引起的水凝膠網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的分子水平細(xì)節(jié)。與化學(xué)成分相同但通過傳統(tǒng)方法制造的水凝膠相比,使用界面動態(tài)性誘導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)策略制備的水凝膠顯示出增強(qiáng)的生物粘附和經(jīng)皮藥物遞送效率。該工作的研究結(jié)果為動態(tài)的水凝膠?基底相互作用提供了重要的見解,并且有助于制備具有定制化表面特性的水凝膠。 


圖1 基底界面動態(tài)性誘導(dǎo)的高分子網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)(DNR)調(diào)控水凝膠表面潤濕性。 


圖2 模具表面接枝的有機(jī)硅鏈段的結(jié)構(gòu)動態(tài)性對于水凝膠表面網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)至關(guān)重要。


  該研究成果以“Surface hydrophobization of hydrogels via interface dynamics-induced network reconfiguration”為題發(fā)表在《Nature Communications》上。文章共同第一作者為華南理工大學(xué)易波博士、香港中文大學(xué)李天杰博士和楊伯光博士,通訊作者為香港中文大學(xué)王一教授、香港理工大學(xué)王鉆開教授和華南理工大學(xué)邊黎明教授。該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國博士后科學(xué)基金和香港研究資助局的資助。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-023-44646-5


  邊黎明教授2021年獲聘教育部長江學(xué)者特聘教授,入職華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院,現(xiàn)任學(xué)院副院長。邊教授長期致力于發(fā)展先進(jìn)納米材料與水凝膠材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,并且逐漸建立了從基礎(chǔ)材料學(xué),生物醫(yī)學(xué)研究到醫(yī)療應(yīng)用研究的多方向的深度研究。邊教授課題組近期在高水平學(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇論文,相關(guān)詳細(xì)內(nèi)容可查閱邊教授實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站:https://www.x-mol.com/groups/bian_lab

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