水凝膠

智能材料可以通過自主改變其結(jié)構(gòu)、特性和功能來迅速響應(yīng)周圍環(huán)境的變化，近年來受到了研究者越來越多的關(guān)注。聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）是一種具有低臨界溶解溫度（LCST）的溫敏性聚合物。 基于它制備的PNIPAM基水凝膠的體積、透光度及親水性等具有溫度可調(diào)性，是一種廣泛使用的刺激響應(yīng)性智能材料，在智能驅(qū)動、光學(xué)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值（圖1）。 近期，天津大學(xué)材料學(xué)院封偉教授團隊全面綜述了PNIPAM基智能水凝膠在智能驅(qū)動器、光子晶體、智能窗戶、藥物輸送及組織工程等領(lǐng)域的相關(guān)研…

海綿狀組織是陰莖的重要組成部分。具有完整海綿竇結(jié)構(gòu)的健康海綿組織是維持陰莖正常勃起功能和泌尿功能的前提。作為末端器官，陰莖海綿體不能通過再生得到修復(fù)，而人工修復(fù)受傷海綿體往往會受到解刨學(xué)、美學(xué)、功能方面和倫理道德的挑戰(zhàn)。因此，迫切需要探索一種有效的海綿體重建再生治療方法。 由于海綿竇的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和滿足其生理功能所必需的特殊機械性能，用于海綿體修復(fù)的生物材料必須具有良好的加工性能，適當?shù)臋C械性能和生物相容性。另外，海綿體的正常組織功能（例如勃起和射精），取決于海綿竇內(nèi)微血管系統(tǒng)的正常循環(huán)和血液供應(yīng)?！?/p>

近年來，3D打印技術(shù)以其靈活多變的打印方式構(gòu)筑復(fù)雜物理結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢而風(fēng)靡全球。通常3D打印通過前驅(qū)體材料layer-by-layer沉積而構(gòu)筑三維物體，因此也叫增材制造。盡管3D技術(shù)具有眾多優(yōu)點，但3D打印的物體只是靜態(tài)三維結(jié)構(gòu)，不會隨時間推移而產(chǎn)生功能特性。因此考慮時間維度，即發(fā)展4D打印技術(shù)，能夠賦予材料更多多變的功能特性，如形狀記憶功能等。 巴西ABC聯(lián)邦大學(xué)的Silvia Titotto教授是該校4D打印和仿生4DB研究小組的創(chuàng)始人和首席研究員，該團隊長期致力于4D打印水凝膠的技術(shù)開發(fā)與實…

利用光散射原理，自然界中的很多生物能夠讓自身組織出現(xiàn)發(fā)白現(xiàn)象，從而實現(xiàn)偽裝以捕食或躲避天敵。例如白色甲蟲具有各向異性的鱗片內(nèi)甲殼質(zhì)網(wǎng)絡(luò)作為密集的散射介質(zhì)，墨魚墨皮中的白色斑點包含隨機排列的蛋白質(zhì)微球等，均可進行光散射使其變色。在工業(yè)界，也可以利用二氧化鈦、纖維素等填充材料來獲得高白度的產(chǎn)品，如個人用品、涂料、紙張等。自然界中的發(fā)白組織一般是由特殊的生長機制將自身的纖維狀組織無規(guī)的組合起來，優(yōu)化了散射無均值路徑（scattering mean-freepath），提高了散射效率。而人造發(fā)白系統(tǒng)一般…

近期，天津大學(xué)化工學(xué)院仰大勇教授課題組在Advanced Science上發(fā)表關(guān)于釀酒酵母發(fā)酵過程控制DNA水凝膠導(dǎo)線電路開關(guān)的研究。提出了構(gòu)建超軟動態(tài)DNA水凝膠的新策略，制備出能夠?qū)θ軇O性微弱變化做出超快速和高靈敏度響應(yīng)的DNA軟體水凝膠，并成功應(yīng)用于釀酒酵母發(fā)酵過程控制的DNA水凝膠導(dǎo)線電路系統(tǒng)中。天津大學(xué)化工學(xué)院博士研究生韓金鵬和碩士研究生崔宇辰為共同第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金和科技部重點研發(fā)項目的資助支持。 近年來，智能生物響應(yīng)材料在軟體機器人和智能醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛…

糖尿病是威脅人類健康和生命安全的重大疾病之一，并且糖尿病在全世界的患病率有逐年增高的趨勢。目前，多達25％的糖尿病患者因傷口血液循環(huán)不良和其他并發(fā)癥而出現(xiàn)慢性難愈合傷口，例如糖尿病足潰瘍（DFU），嚴重時可導(dǎo)致患者截肢。 研究證明，糖尿病慢性傷口的延遲愈合是缺氧引起的新生血管受損的結(jié)果，因此，減少慢性傷口治療中的缺氧是糖尿病治療中迫切的臨床問題。但是，當前的氧氣療法，包括高壓氧（HBO）和局部氣態(tài)氧（TGO），主要采用氣態(tài)氧輸送，但只有少量氧氣能夠穿透皮膚，因而在糖尿病治療的臨床應(yīng)用中效果較差?！?/p>

可穿戴的軟電子設(shè)備最近已成為新興的研究領(lǐng)域，它擴展了傳統(tǒng)剛性電子設(shè)備在醫(yī)療記錄、人機界面和能量收集中的功能；同時，機械上的相似性有助于將對人體組織的刺激降到最低，并能夠持續(xù)進行醫(yī)療保健監(jiān)測。導(dǎo)電聚合物，碳質(zhì)或金屬納米材料以其卓越的性能在導(dǎo)體、顯示器、可穿戴電子設(shè)備和綠色能源等方面廣泛應(yīng)用。但其透明度、延展性不足（<90％），制造成本、潛在毒性限制進一步應(yīng)用；聚合物-彈性體雜化體滲流網(wǎng)絡(luò)具有明顯的滯后、連接損耗和疲勞失效。液態(tài)金屬（LM）的模量比彈性體低幾個數(shù)量級，所以流體LM對彈性體的載荷…

開發(fā)機械強度高、柔韌性好和抗裂的水凝膠具有重大的學(xué)術(shù)和實踐意義。研究者們通常通過設(shè)計雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠、滑環(huán)水凝膠、納米復(fù)合水凝膠、拓撲水凝膠和離子交聯(lián)水凝膠等策略獲得高強度的水凝膠。但是下一代水凝膠的合理設(shè)計還受到對強化機理研究不足的影響。目前，強水凝膠的機理模型總是從微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和宏觀特性推導(dǎo)而得，即形態(tài)構(gòu)象和組裝對機械強度的影響仍處于假設(shè)水平。因此，需開發(fā)一種有效的技術(shù)以“觀察”水合狀態(tài)的中尺度形貌并闡明其在能量耗散中的作用。 近日，香港科技大學(xué)唐本忠院士和Jacky W. Y. Lam，巴黎第…

水凝膠是由物理或化學(xué)交聯(lián)的水溶脹性聚合物網(wǎng)絡(luò)合成的軟材料。由于其出色的生物相容性/生物降解性，與天然組織和器官相似的機械性能以及對環(huán)境的響應(yīng)能力，水凝膠已被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括藥物輸送、生物傳感器、組織工程和再生醫(yī)學(xué)的合成細胞外基質(zhì)（ECM）。最近，許多生物分子，包括蛋白質(zhì)、肽、DNA和RNA被用作合成水凝膠的結(jié)構(gòu)單元。蛋白質(zhì)水凝膠因其可設(shè)計和可調(diào)節(jié)的生化及機械特性而倍受關(guān)注。南京大學(xué)的曹毅團隊在?ACS Macro Lett.上發(fā)表了“100th Anniversary of Macro…

相信大家對手機無線充電不會感到陌生，這種新型充電方式使我們擺脫了充電線的束縛，只需將手機貼附到充電底座上就可以實現(xiàn)對手機的充電，這里用到的原理就是大家熟知的電磁感應(yīng)，它具有穿透深度大的特點。最近，中國科學(xué)院化學(xué)研究所呂鳳婷等人利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制備無線充電電化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)成功實現(xiàn)了光敏感蛋白的遠程激活，相比于傳統(tǒng)的近紅外光激活方法具有更大的穿透深度，是光遺傳學(xué)領(lǐng)域很有潛力的工具。 以聚丙烯酰胺水凝膠作為基底負載經(jīng)典電化學(xué)發(fā)光體魯米諾，無線充電后可產(chǎn)生獨特的持久發(fā)光，魯米諾的發(fā)光光譜為390-540 …