必威亚洲官方登录陈卫东、刘欢欢团队在Chemical Engineering Journal发表自修复型高强度水凝胶研究成果

发布者:王雷发布时间:2020-07-27浏览次数:2473

       7月21日,必威亚洲官方登录药学院陈卫东教授、刘欢欢副教授和合肥工业大学秦海利副教授团队协作,在工程技术领域Top期刊Chemical Engineering Journal(中科院一区,IF 10.652)发表题为“Mechanically Tough, Healable Hydrogels Synergistically Reinforcedby UV-Responsive Crosslinker and Metal Coordination Interaction for WoundHealing Application”的研究论文,必威亚洲官方登录药学院2020届药物代谢动力学专业硕士研究生陈红为论文第一作者,刘欢欢、秦海利和陈卫东为论文共同通迅作者,必威亚洲官方登录为本论文第一单位。


       水凝胶是一种具有三维网状空间结构的有机高分子材料,富含水分(50-90%),与生物组织结构相似,在组织工程、细胞载体、控制释药以及生物传感器等领域极具应用潜力。然而传统的水凝胶由于单体和交联剂在聚合过程中的无规则交联,使得内部网络交联区域分布不均,导致整体结构在外力作用下易出现损坏,影响材料使用寿命。近年来,虽然科研人员已经通过使用石墨烯纳米片、金纳米颗粒等无机材料作为交联剂制备出纳米复合水凝胶,改善了水凝胶内部网络结构的不均匀性,但鉴于形成的无机-有机界面的相互作用力较弱,这种水凝胶力学性能的提升相对有限。因此,提高水凝胶网络结构的均匀度是提高水凝胶的力学性能的潜在方法,同时非常具有挑战性。

       针对这一难题,该团队以含有紫外响应性的二硫键的特定小分子作为交联剂,在紫外诱导下形成具有规则网络结构的水凝胶。均匀的网络结构可以促使凝胶在受到外力作用时显现出均匀、有效的能量耗散行为,即显现出高强度的机械性质。此外,引入的金属离子可以与水凝胶内部结构中硫原子发生相互作用,形成金属-硫配位键,提高聚合物的交联密度,从而大大增强水凝胶的机械性能。并且金属-硫配位键的动态可逆性能够赋予水凝胶自修复能力,实现在宏观与微观尺度上结构与功能的恢复,以提高水凝胶使用时的安全性与寿命。 

       研究结果表明,所制备的新型水凝胶展现出优异的拉伸性能(拉伸长度达2500%,拉伸强度达2.56 MPa)、弹性与抗缺口敏感性,并在金属配位动力学的驱动下,经微波辐射30 s内达到85%的修复效率。同时,该种水凝胶展现出良好的生物相容性与抗菌性,可作为一种极具开发潜力的新型医用敷料。

       该研究受国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、安徽省自然科学基金青年项目、必威亚洲官方登录自然科学研究重点项目资助。

       文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720324694