近日，華東理工大學化工學院特聘研究員王義明與郭旭虹教授團隊在仿生自組裝水凝膠領域的研究工作中取得了新進展，研究成果以“Biomimetic strain-stiffening self-assembled hydrogels”為題發(fā)表在《德國應用化學》上，并被選為當期的底封。
生物組織是由蛋白質(zhì)砌塊組裝得到的半柔性（Semiflexible）生物微絲交織而成的三維網(wǎng)絡結(jié)構，在應對外界機械力的刺激時，會表現(xiàn)出獨特的應變增強特性（Strain-stiffening），以保護機體免受外界應力的傷害。長期以來，人們利用小分子砌塊，通過超分子組裝的方式，制備出了一系列類似生物組織的超分子水凝膠材料，并在生物醫(yī)藥、仿生、光電等領域表現(xiàn)出巨大的應用前景。然而，生物組織所表現(xiàn)出的應變增強特性在人工合成型超分子水凝膠材料中極其罕見。
該團隊在前期工作中建立了一多組分超分子水凝膠系統(tǒng)（J. Am. Chem. Soc.2019,141, 2847），并發(fā)展了利用成核干擾的手段控制各組分在超分子纖維中的組成的調(diào)控方法（Angew. Chem. Int. Ed.2019,58, 3800）。據(jù)此，團隊借助類似的調(diào)控手段，通過控制超分子纖維的分子組成，組裝得到了半柔性的凝膠纖維，使得所制備出的超分子水凝膠材料表現(xiàn)出類似生物組織的應變增強特性。此外，該項工作通過凝膠因子和磷脂分子的正交組裝，構建了具有應變增強特性的脂質(zhì)體復合超分子水凝膠材料，深度模擬了生物組織的結(jié)構與功能。該工作對推動具有機械響應性的仿生軟物質(zhì)材料的發(fā)展和應用具有重要意義，所構筑的具有應變增強特性的脂質(zhì)體復合超分子水凝膠可作為理想的人工組織模型，用于研究生物組織在外界應力刺激下，細胞及蛋白微絲網(wǎng)絡的結(jié)構響應機制。
論文的第一作者為化工學院特聘研究員王義明，通訊作者為合作伙伴荷蘭代爾夫特理工大學的Jan H. van Esch教授，徐至教授與郭旭虹教授在材料表征及數(shù)據(jù)分析上提供了幫助與支持。該項目得到了國家自然科學基金、華東理工大學創(chuàng)新人才項目專項基金的支持。
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