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仿生智能水凝胶能够快速自修复

大学生科技报讯 (记者吴长锋 通讯员周慧)记者从安徽合肥工业大学了解到,该校科研人员成功设计并研发了可快速高效自修复的高性能仿生智能纳米复合水凝胶,其具有多功能、优异机械性能等特点,应用前景广阔。相关成果日前发表在国际著名综合性化学期刊《化学》上。

生物组织受到外界损伤时往往会通过细胞或组织的自我修复,来恢复其本来的功能和结构。作为一种质地柔软且高含水性材料,水凝胶广泛应用于传感与检测、药物释放、驱动器及组织工程等多个领域,具有自修复性能,不仅可延长其使用寿命,还可大幅提升使用的安全性。但目前方法合成的水凝胶材料,即使在热、酸等外界刺激辅助下,自修复过程也往往需要数小时甚至24小时以上。同时,为实现自修复需要在网络结构中引入弱相互作用力,常常会伴随着材料机械性能的降低而影响其使用效果。

合肥工业大学化学与化工学院从怀萍教授课题组与中国科学技术大学、德国马普学会胶体与界面研究所相关研究组合作,提出了纳米复合水凝胶与配位键相结合构筑高性能材料的新策略。科研人员将单分散的金纳米颗粒作为水凝胶三维网络结构的交联剂,通过金-硫配位键使聚合物链与金纳米颗粒相连,利用金纳米颗粒优异的光热性能和配位键在高温下的动态不稳定性,成功实现了纳米复合水凝胶自修复性能的大幅提升,且该材料具有非常优异的机械性能。

据介绍,由于诱导其自修复的近红外光能量低、对人体组织伤害极小,这一材料在生物医药、生物工程及生物材料领域具有广阔的应用前景。实验结果表明,在近红外光诱导下,新型材料在1分钟内即可实现96%的自修复。由于其具备较好的生物安全性,并有良好的可注射性能及生物相容性,可作为药物载体负载抗癌药物进行可控释放。

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[责任编辑:陈龙]