水凝膠

近年來(lái)，柔性智能傳感器的發(fā)展迅猛，在可穿戴設(shè)備、智能器件和人工智能領(lǐng)域逐漸發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。與基于彈性體的智能傳感器不同，利用生物相容性極佳的水凝膠材料本身具有一定的潛在優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用，諸如電子皮膚、健康監(jiān)測(cè)器和人機(jī)界面來(lái)說(shuō)仍具挑戰(zhàn)。具體來(lái)說(shuō)，高含水量的水凝膠，一方面，提供獨(dú)特和優(yōu)良的仿生和生物相容性；另一方面，也使得小尺度壓力引起的運(yùn)動(dòng)/變形無(wú)法快速、有效地轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)。在開(kāi)發(fā)高靈敏度水凝膠應(yīng)變傳感器的過(guò)程中，我們通常需要考慮以下三點(diǎn)： 1）高拉伸性和優(yōu)異的導(dǎo)電性，使傳感…

還認(rèn)為水凝膠“吹彈可破”嗎？帶你領(lǐng)略“防彈”水凝膠的魅力 水凝膠基柔性材料已廣泛應(yīng)用于人工智能、可穿戴設(shè)備、軟物質(zhì)機(jī)器人、電子器件等領(lǐng)域，而如何保證其在沖擊作用下維持其結(jié)構(gòu)與性能的穩(wěn)定性是待解決的一大難題。貝殼珍珠層結(jié)構(gòu)由文石晶體與有機(jī)基質(zhì)交錯(cuò)排列而成，呈現(xiàn)出規(guī)整有序的”磚墻”式結(jié)構(gòu)，具備極高的強(qiáng)度和韌性。 陳詠梅課題組采用紫外引發(fā)自由基聚合的方法設(shè)計(jì)了一種新穎的基于珍珠層仿生結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度抗穿刺氯化鋰/聚乙烯醇/聚丙烯酸水凝膠（LiCl-PVA/PAA）。經(jīng)由紫外引發(fā)聚合…

具有異質(zhì)性和動(dòng)態(tài)性的賦予細(xì)胞支架已被認(rèn)為是用于細(xì)胞培養(yǎng)的下一代生物模擬支架的關(guān)鍵要素。在自然界中，組織和器官中的細(xì)胞嵌入細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中，這是影響細(xì)胞組織和功能的生化和生物物理線索的異質(zhì)動(dòng)態(tài)組合。在人工細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中重現(xiàn)這種異質(zhì)性和動(dòng)態(tài)性有助于時(shí)空控制細(xì)胞行為，這對(duì)于基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué)研究，組織工程，再生醫(yī)學(xué)和藥物開(kāi)發(fā)等非常有價(jià)值。在過(guò)去的十年中，已經(jīng)做出了許多努力來(lái)創(chuàng)建具有可重新配置機(jī)制的人造細(xì)胞支架。具有時(shí)空可控機(jī)械性能的水凝膠被開(kāi)發(fā)為智能基質(zhì)，可用于仿生培養(yǎng)系統(tǒng)以精確控制細(xì)胞行為。然而，…

設(shè)計(jì)各向異性的體系結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)豐富的特性和功能以模擬人造材料中生物學(xué)的進(jìn)化多樣性。液晶（LC）同時(shí)兼具晶體的結(jié)構(gòu)有序性及流體的可加工性特征，使得可調(diào)控取向有序的液晶雜化（LCH）水凝膠成為了重要的柔軟材料。通過(guò)將取向的LC納米粒子添加到各向同性的聚合物基體中，可以將所得的LCH水凝膠轉(zhuǎn)化為具有LC位置序的各向異性彈性體。微觀各向異性結(jié)構(gòu)的引入為材料提供了宏觀的各向異性性能，從而實(shí)現(xiàn)“編程”水凝膠，使之能夠滿(mǎn)足復(fù)雜的機(jī)械要求并實(shí)現(xiàn)特定功能。由于LCH水凝膠在多個(gè)方面的可調(diào)控性能，已展現(xiàn)出各種應(yīng)用，包…

隨著技術(shù)的進(jìn)步以及人們生活水平的提高，人類(lèi)的平均壽命在不斷提升。然而不可避免的，DNA等遺傳物質(zhì)在復(fù)制和修復(fù)過(guò)程中不斷累積的錯(cuò)誤最終導(dǎo)致了癌癥的發(fā)生。惡性腫瘤仍是現(xiàn)階段危害人類(lèi)生存及健康的首要因素，且缺乏行之有效的治療手段。其中，手術(shù)治療是當(dāng)前應(yīng)用最廣的針對(duì)實(shí)體腫瘤的治療辦法，除了較高的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)造成臨近臟器的功能損害。非手術(shù)治療，如放療或化療，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。但輻射引起的炎癥等副作用使許多患者無(wú)法忍受。 最近，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所稀土國(guó)重室王帆副研究員與同濟(jì)大學(xué)附屬肺科醫(yī)院楊洋教授合…

尋求可持續(xù)、低成本的能源已成為全球深入研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。人們對(duì)燃料電池和電解水等新型能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)具有極大的期望，而這些技術(shù)的性能很大程度上依賴(lài)于電化學(xué)轉(zhuǎn)換過(guò)程——通過(guò)斷裂或形成化學(xué)鍵來(lái)產(chǎn)生和儲(chǔ)存化學(xué)能的電化學(xué)反應(yīng)。然而這些能源轉(zhuǎn)化過(guò)程受限于電催化的低效率和低耐久性。凝膠材料，得益于其分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)、成分和結(jié)構(gòu)的易調(diào)節(jié)性以及易于功能化，為先進(jìn)能源技術(shù)提供了巨大應(yīng)用前景?；诳煽亟M成和功能的凝膠材料的研究進(jìn)展使凝膠電催化劑有可能突破現(xiàn)有材料的限制，以提高電化學(xué)儲(chǔ)能器件的性…

免疫療法在治療晚期或轉(zhuǎn)移性腫瘤患者方面具有巨大的前景，但僅針對(duì)免疫刺激性腫瘤患者。其中，腫瘤微環(huán)境（TME）是腫瘤細(xì)胞和腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（TILs）相互作用的主要位置。因此，腫瘤對(duì)免疫療法的反應(yīng)性至少部分取決于TME免疫表型。 研究表明，激活STING（一種胞質(zhì)銜接蛋白，響應(yīng)內(nèi)/外源性胞質(zhì)核酸配體）信號(hào)通路會(huì)強(qiáng)烈刺激TME中的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。此外，激活腫瘤細(xì)胞中STING途徑可導(dǎo)致自然殺傷（NK）細(xì)胞滲透到腫瘤中，引發(fā)抗腫瘤反應(yīng)。 然而，需要新穎的方法以最小的免疫副作用增強(qiáng)腫瘤對(duì)環(huán)狀二核…

增材制造（3D打?。┘夹g(shù)以數(shù)字模型設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)軟件與數(shù)控系統(tǒng)將材料按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜及可定制化結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。由于3D打印結(jié)構(gòu)是靜止的，缺乏功能性及自適應(yīng)能力，因此在智能結(jié)構(gòu)及器件應(yīng)用上存在諸多限制。 自2013年4D打印概念被首次提出后，4D打印技術(shù)受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。4D打印技術(shù)是在3D打印技術(shù)基礎(chǔ)上引入了時(shí)間作為第四個(gè)維度，實(shí)現(xiàn)了3D打印結(jié)構(gòu)在外界刺激（如熱、電、磁、光，濕度等）下，其形狀、性能和功能隨著時(shí)間發(fā)生特定的轉(zhuǎn)變。4D打印技術(shù)的成型…

水凝膠是近年最為火熱的生物材料之一。它們具有化學(xué)和結(jié)構(gòu)上的多功能性，使其可以在包括組織工程，藥物遞送和細(xì)胞培養(yǎng)廣泛使用。水凝膠的形成是溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變過(guò)程，并且可以通過(guò)設(shè)計(jì)不同的觸發(fā)因素來(lái)引發(fā)，這些觸發(fā)因素可以精確控制水凝膠化動(dòng)力學(xué)和水凝膠結(jié)構(gòu)。所選的水凝膠引發(fā)劑和化學(xué)性質(zhì)可能對(duì)目標(biāo)應(yīng)用的成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 近日，帝國(guó)理工學(xué)院研究人員詳細(xì)概述了一些觸發(fā)水凝膠形成的可用方法，并描述了每種方法的機(jī)理，優(yōu)點(diǎn)和局限性，并基于它們是直接引發(fā)凝膠作用（本征凝膠作用）還是通過(guò)從中間組分釋放凝膠引發(fā)劑（間接凝…

導(dǎo)電水凝膠通常是通過(guò)將導(dǎo)電納米材料或本征導(dǎo)電高分子摻入到水凝膠骨架中來(lái)制備的。然而，導(dǎo)電納米材料，如石墨烯，碳納米管(CNT)或銀納米線等，具有在水凝膠形成過(guò)程中容易團(tuán)聚的缺點(diǎn)，這種團(tuán)聚阻礙了導(dǎo)電通路的形成。 因此，基于導(dǎo)電納米材料的復(fù)合水凝膠通常具有較差的導(dǎo)電性。傳統(tǒng)的導(dǎo)電水凝膠通常組織粘附性差可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的電信號(hào)檢測(cè)和高的界面電阻，同時(shí)該類(lèi)水凝膠組織親和性也有待提高。 因此，制備同時(shí)具有粘附性、導(dǎo)電性、韌性和生物相容性好的導(dǎo)電水聚合物基水凝膠仍然是其在生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用的研究難點(diǎn)和重點(diǎn)。 受…