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西南交通大学汪建新教授团队在自愈合水凝胶领域取得新进展
发布:blast_k   时间:2019/5/14 16:27:50   阅读:262 
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同时兼具良好自愈性能、力学性能、黏附性能以及生物相容性的水凝胶在许多领域有着广泛的应用。但往往自愈合性能和机械性能不能兼顾,因此研究者们通过采用可逆共价键来构筑同时具有高自愈合率和优良机械性能的水凝胶,但是目前报道的大多属于“非自主性”自愈合材料,需要适当的外部能量和刺激才能完成自愈合,从而限制了其在生物医学领域应用。因此寻找一种温和条件下的可逆共价键来构筑自主自愈合水凝胶是目前该领域的亟待解决的难点。

近日,汪建新教授课题组借鉴了酶催化下盐酸酪氨之间的动态偶联反应,探讨了在温和条件下利用催化剂诱导盐酸酪氨衍生物之间发生偶联反应的可行性,并利用该可逆化学键来构筑兼具良好自愈性能、力学性能、黏附性能以及生物相容性的“自主性”自愈合水凝胶。


图1 水凝胶制备示意图

所得水凝胶的抗压强度可达17 MPa,最大拉伸强度约为0.16 MPa,伸长率可达到试样的4000%。对猪皮的最高拉伸粘附强度为 453 KPa,最高剪切粘附强度为147 KPa。自愈合24小时后,接触样品已经完全自愈合,切口消失,其拉伸强度和断裂伸长率均可达到原试样的98%,最后将水凝胶与细胞进行三维共培养,表征该水凝胶具有良好的生物相容性及在组织工程支架领域的潜在应用。该水凝胶优良的机械性能、粘附性能、超高的自主自愈合性能以及生物相容性为其在组织工程、创伤敷料等领域提供了良好的应用前景,同时通过引入这种温和条件下的偶联反应制备自主自愈材料为设计制备自愈材料提供了新的思路。


图2 (a) 压缩应力-应变曲线;(b) 拉伸应力-应变曲线;(c) 水凝胶自愈合过程照片;(d) 水凝胶与不同基材的粘附照片;(e) 水凝胶与细胞共培养的激光共聚焦荧光图

相关成果发表在Journal of Materials Chemistry B上(A dynamic-coupling-reaction-based autonomous self-healing hydrogel with ultra-high stretching and adhesion properties),论文的第一作者为西南交通大学材料科学与工程学院博士生王莹莹,通讯作者为汪建新教授。

来源:中国聚合物网

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