水凝膠

水凝膠材料的高含水量有利于在生物醫(yī)學環(huán)境中的應(yīng)用，但也阻礙了水凝膠在現(xiàn)實生活中作為柔性電子和傳感器的應(yīng)用。這是因為水凝膠在零度以下凍結(jié)后會失去其優(yōu)良的性能，包括導(dǎo)電性、透明度、柔韌性等。為了確?；谒z的裝置在零度以下的穩(wěn)定運行，迫切需要穩(wěn)健的防凍功能水凝膠策略。 近日，中科院寧波材料所陳濤、張佳瑋和深圳大學周學昌等詳細綜述了近年來防凍水凝膠的研究進展。首先介紹了防凍水凝膠的制備方法，并簡要討論了它們的防凍機理和性能。這些方法主要基于添加鹽、醇(冷凍保護劑、有機水凝膠)、離子液體(離子凝膠)、…

大自然的神奇杰作值得科學家們用一輩子的時間來研究，這些神工鬼斧一般的精巧結(jié)構(gòu)，往往是我們的靈感來源。木材是我們生活中最普通，最常見的材料之一，令人意外的是，這種材料竟然也能用來制作傳感器。 最近，浙江農(nóng)林大學孫慶豐與沈曉萍等人的研究發(fā)現(xiàn)，在水凝膠的合成中，利用脫木素后木材天然的纖維素排列結(jié)構(gòu)，往往能起到增強力學性能的效果，并且這種木質(zhì)基水凝膠還擁有木材的各向異性。再通過引入離子導(dǎo)電聚電解質(zhì)，對于柔性電容式傳感器（CPS）而言，這種復(fù)合材料便能夠同時充當其隔膜和聚電解質(zhì)，在人機界面等方面有很大的應(yīng)…

3D血管復(fù)制品可以用作訓(xùn)練平臺，以真實模擬血管內(nèi)介入，是心腦血管疾病的首選治療方法。彈性體和水凝膠的互補優(yōu)勢的多層3D血管復(fù)制品具有優(yōu)異的性能，但是存在制備等難題，即難以僅在由彈性體單層組成的曲折3D血管復(fù)制品的內(nèi)表面上均勻地涂覆薄的水凝膠層。 最近，韓國浦項科技大學機械工程系Joonwon?Kim教授提出了一種有效的策略，通過僅在彈性體單層的內(nèi)表面涂覆具有堅固界面的水凝膠聚合物，來設(shè)計和生產(chǎn)由彈性體（聚二甲基硅氧烷）-水凝膠（丙烯酰胺）多層構(gòu)成的高保真3D血管復(fù)制品。薄的水凝膠層可賦予柔軟的表…

盡管生物組織在本質(zhì)上屬于水凝膠材料，其中往往充滿了體液，但在需要時，生物組織可以提高其自身的機械強度。例如，血液充血后肌肉變得更強。骨骼肌的收縮可以通過增加血流量來激活其相關(guān)的肌肉。因此，充血能導(dǎo)致肌肉硬度大大增加。這些系統(tǒng)溶脹增強性質(zhì)的核心是組織中存在許多生物膜屏障，它們可以調(diào)節(jié)水分子和離子的跨膜運輸。相比之下，人工合成的材料由于網(wǎng)絡(luò)的稀釋而呈現(xiàn)出典型的溶脹-弱化現(xiàn)象，溶脹后機械強度始終會急劇下降，并極大地限制了其應(yīng)用，例如作為生物膠水或人工組織這類需要一定機械強度的場合。盡管研究表明，一些經(jīng)…

關(guān)節(jié)軟骨是關(guān)節(jié)中的彈性結(jié)締組織。軟骨損傷是非常普遍的，但是由于其低細胞性和無血管性質(zhì)，軟骨具有有限的自我修復(fù)能力。由于軟骨的損傷導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)功能障礙，導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)嚴重疼痛和殘疾，因此軟骨或關(guān)節(jié)重建仍然是相當大的挑戰(zhàn)。在臨床實踐中關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)由全關(guān)節(jié)成形術(shù)使用金屬和合成的假體?，F(xiàn)有的關(guān)節(jié)假體不會與宿主關(guān)節(jié)組織重塑，并且可能因無菌性松動或感染而導(dǎo)致長期衰竭，只能通過關(guān)節(jié)的生物再生來解決。 使用間充質(zhì)干細胞（MSC）移植，然后刺激定向分化為軟骨細胞正在成為軟骨修復(fù)的首選。近日，南京醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院…

新型先進的水凝膠可為多種貨物的受控遞送和釋放提供多種平臺，并具有多種生物醫(yī)學應(yīng)用。這些基于凝膠的納米結(jié)構(gòu)具有良好的生物相容性，生物降解性，柔韌性，多功能性，可以響應(yīng)內(nèi)部或外部刺激，并可以適應(yīng)其周圍環(huán)境。新一代的水凝膠不僅能夠用作靶向藥物輸送工具，而且還可以在活細胞和生物體內(nèi)執(zhí)行多種任務(wù)。近日，哈佛醫(yī)學院研究人員在《Adv. Funct. Mater》上發(fā)表了題為“PotentialApplications of Advanced Nano/Hydrogels in Biomedicine: St…

從臨床和社會經(jīng)濟的角度來看，骨缺損的治療是一項重大挑戰(zhàn)。自體或異體骨的局限性刺激了許多不同骨替代物的發(fā)展。骨折的愈合是一個復(fù)雜的生理過程，依賴于涉及成骨干細胞，細胞因子和基質(zhì)相互作用的協(xié)同，并且該過程通常被細菌毒素和炎性反應(yīng)破壞。此外，缺陷修復(fù)過程中活性氧（ROS）的水平升高可導(dǎo)致氧化應(yīng)激和細胞損傷，從而抑制間充質(zhì)細胞成骨分化，同時促進脂肪形成。因此理想的材料應(yīng)具有促進骨缺損愈合的合適性能，例如生物相容性，骨傳導(dǎo)性，骨誘導(dǎo)性，機械完整性，易用性和可承重性，以及抗菌抗氧化能力。 近日，加利福尼亞大…

肌肉、軟骨和肌腱等軟支撐組織表現(xiàn)出高彈性、高韌性和回復(fù)速度快的機械性能。然而，很難合成同時具有這些機械性能的生物材料。這主要是由于具有高強度和高韌性的水凝膠要求交聯(lián)劑的解離速度慢和應(yīng)力下活性勢磊高，而水凝膠的快速回復(fù)性能則要求交聯(lián)劑是動態(tài)的，且解離和締合速率快。這種矛盾使得很難合成同時具有高強度、高韌性和快速回復(fù)的水凝膠。 南京大學的曹毅和王煒，浙江大學的陳彬（共同通訊作者）等人一方面利用金屬配合物具有快速的結(jié)合和解離速率，另一方面利用串聯(lián)結(jié)合位點，形成協(xié)同作用，提高金屬配合物的穩(wěn)定性，獲得具有…

材料的水下粘附問題近年來越來越受到人們的關(guān)注。然而，目前的水下粘附材料主要是為在水中附著非生物材料而設(shè)計的，在水環(huán)境中如何特異性地附著在生物表面仍然是一個挑戰(zhàn)。櫛水母能夠選擇性地捕獲它們的水下獵物，但不粘附如沙子的非生物材料，受此啟發(fā)，北京大學工學院黃建永研究員設(shè)計了一種水凝膠，通過靜電相互作用和動態(tài)鄰苯二酚化學的協(xié)同作用，使其在水下對生物表面具有特定的黏附性。在水凝膠中精心設(shè)計的多重相互作用，有效地保護了高含量的鄰苯二酚基團不被氧化，促進了凝膠化，并保持了良好的粘附性。與現(xiàn)有的水下黏合劑對非生…

1.背景介紹 熒光聚合物水凝膠（FPHs）是一種具有可調(diào)發(fā)光特性的三維交聯(lián)親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)，是一種新興的發(fā)光材料，F(xiàn)PHs以高度水溶脹的準固態(tài)存在，因此呈現(xiàn)出許多有前途的固體和溶液性質(zhì)，顯示出它們在眾多應(yīng)用中的巨大潛力，其交聯(lián)的三維親水網(wǎng)絡(luò)可顯著促進物質(zhì)與周圍水環(huán)境的交換，從而產(chǎn)生顯著的熒光響應(yīng)，特別適用于發(fā)光傳感、顯示、信息加密等領(lǐng)域。FPHs的軟和濕特性通常會使與細胞的非特異性相互作用最小化，突出其潛在的生物相關(guān)應(yīng)用，如生物成像和診斷。如果交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)具有功能基團，能夠?qū)崿F(xiàn)刺激響應(yīng)的體積、…