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我校在水凝胶软材料领域取得系列研究成果

  出处:材料与化学工程学院   日期: 2020-08-01 08:08:59

高分子水凝胶软材料具有固体与液体的双重性能及生物相容性而受到科学界广泛关注,在人体组织再生及仿生应用、可穿戴电子器件、软体机器人和人工智能等领域展现出巨大的应用潜力。我校材料与化学工程学院绿色轻质材料与加工李学锋教授团队近年从事水凝胶类软材料的研究与开发,在水凝胶软材料领域“高强度多重氢键水凝胶对抗炎药物的吸附、离子模板交联法调控水凝胶自发的程序化变形”等方面取得系列研究成果。

自然界中动植物受外界刺激会做出响应发生形状变化,这种现象可以有效运用于开发智能形变水凝胶材料当中。李学锋教授团队与美国麻省州立大学达特茅斯(UMD)李大鹏博士合作报道了一种简便有效的、可与3D打印技术相结合调控水凝胶自发程序化变形的方法——离子模板交联法。将水凝胶进行局部交联产生溶胀差异;预溶胀控制溶胀方向;在自由溶胀中由于溶胀差异,凝胶发生程序化变形。同时该方法与3D打印结合,将不同溶胀能力的水凝胶进行组装,改变材料组分和打印方向/角度即可制备出不同形变模式水凝胶。这项工作中所展示的离子模板交联法是一种简单通用的方法,有助于开发强韧水凝胶应用于制备软传感器、实行器以及潜在的仿生转换中。

此外,研究团队还报道了一种通过引入具有多个氢键结合位点的功能单元2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪(VDT)、丙烯酰胺(Am)和多酚化合物单宁酸(TA)复合制备的“软”、“硬”氢键区域协同增强的水凝胶P(Am-co-VDT)/TA。该水凝胶有着优异的机械性能、耐酸性和形状记忆性。由于VDT具有选择性吸附释放水溶性药物分子功能性,因此该水凝胶还具有吸附释放水溶性药物双氯芬酸钠(DS)的能力,且释放速率缓慢,持续时间长,更有利于药物对伤口的消炎和治愈作用,有着良好的医疗运用前景。

近年来,李学锋教授研究团队对高分子水凝胶软材料领域开展了广泛的研究,目前在该方向上获得5项国家自然科学基金资助与近二十项中国发明专利,在国内、外期刊共发表学术论文多篇,研究成果也引起国内外同行的重视。该团队水凝胶的最新研究成果近年也得到国际知名出版社Wiley、Elsiver、美国化学会与英国皇家化学会期刊的多次报道。报道国际先进科学进展的资讯网站(Advanced Science News,ASN)在2020年以来两次以研究热点资讯报道我校软材料研究成果,展示团队在水凝胶软材料领域“高强度多重氢键水凝胶对抗炎药物的吸附、离子模板交联法调控水凝胶自发的程序化变形”等方面取得的研究进展,受到业内广泛关注。

附:ASN资讯报道与论文链接

(1)https://mp.weixin.qq.com/s/zTfrtqDpEazWMEbJ6CibeQ

(2)https://mp.weixin.qq.com/s/FDn3t3cHgqbbj533pXog-g

(3)https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202000202

(4)https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202000127




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