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  近日，湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王建鋒教授在《Macromolecules》期刊發(fā)表題為“A High-Order Double Network Hydrogel”的研究論文。

  水凝膠是富含大量水的三維大分子網(wǎng)絡(luò)，在組織替代、濕粘附、生物電子、軟機(jī)器人等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的合成水凝膠因其單一組成和簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出較差的力學(xué)性能和功能特性，制約其實(shí)際應(yīng)用。相反，富水的生物軟組織，如軟骨，是由膠原蛋白和蛋白聚糖多級(jí)組裝而成，具有復(fù)雜的多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多尺度的層次結(jié)構(gòu)（圖1A），從而表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和功能特性。過(guò)去二十多年，研究人員在發(fā)展高性能的多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠方面，取得了一系列重要進(jìn)展，比如PAMPS-PAAm DN水凝膠、Ca-alginate-PAAm DN水凝膠等。這些DN水凝膠精細(xì)地控制和調(diào)節(jié)分子水平的多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，類似于生物軟組織，但是從納米尺度到微米尺度的高階結(jié)構(gòu)仍然存在一些差異。

圖1. 生物和人工水凝膠的多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2. 高階雙網(wǎng)絡(luò)（HDN）水凝膠的制備

圖3. 結(jié)晶對(duì)HDN水凝膠的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)的影響

圖4. 微相分離對(duì)HDN水凝膠的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)的影響

圖5. HDN水凝膠的增韌機(jī)制

圖6. HDN水凝膠和MDN水凝膠的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的比較

圖7. HDN水凝膠的生物相容性和抗菌特性

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c01880