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[材料资讯] 邱东课题组与乔燕课题组合作在构筑强韧水凝胶材料方面取得重要进展

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发表于 2021-1-4 15:28:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
水凝胶类似于生物软组织,具有独特的微环境(高含水量和通透性)和自适应的特点,在药物缓释、伤口敷料、组织工程及柔性电子器件等领域展现出巨大的应用潜力。然而,传统水凝胶的力学性能和抗溶胀能力通常很差,导致其实际应用受限。
  在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,化学所高分子物理与化学实验室邱东研究员课题组近年来致力于强韧水凝胶的开发与功能化研究,取得了系列进展。他们首次提出了“连体网络”增强策略,通过将两个或多个网络连接耦合及协同作用,大幅度提升了水凝胶的力学性能(Sci. Adv. 2019, 5, eaau3442);同时,还实现了水凝胶的多种功能化,开发了黏附型水凝胶(Chin. Chem. Lett. 2020, 31, 821-825)、耐盐性水凝胶(Polymer 2020, 186, 122080)、表面具有褶皱结构的仿生水凝胶(Chem. Commun. 2020, 56, 13587-13590)。

水凝胶

水凝胶
  最近,邱东课题组和乔燕课题组合作,从调控高分子链间相互作用的角度出发,提出了通过溶剂置换调节非共价相互作用的时域表达以优化高分子交联网络结构的策略,并成功用于制备抗溶胀强韧水凝胶(exogels)。该策略的原理是:在良溶剂中,高分子链内/间非共价相互作用被抑制,有助于高分子链保持伸展的构象和均一贯穿的分布;置换为不良溶剂后,高分子链间非共价相互作用得以最大化恢复,从而提高交联点密度和均匀性。利用二甲基亚砜(DMSO)-水溶剂对,通过时域调控氢键制备了聚乙烯醇(PVA)exogels,其力学性能和抗溶胀性能均显著优于经典冷冻-解冻法制备的水凝胶(PVA cryogels)。同时,以水为终端溶剂驱动的溶液-凝胶转变赋予PVA exogels良好的水下粘接能力。相关研究成果发表在近期的Advanced Materials杂志上(DOI: 10.1002/adma.202004579),并选为当期的Back Cover。通讯作者是邱东研究员和乔燕研究员,第一作者是徐礼桔博士。   


       文章来源:化学所
       邱东,中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室研究员,课题组长,博士生导师。2006年于英国布里斯托尔大学取得博士学位,2006-2008年分别在布里斯托尔大学和肯特大学从事博士后研究,2009年加入中科院化学所任现职。现为Elsevier期刊Polymer Testing主编,中国化学快报编委,中国生物材料学会生物陶瓷专业委员会委员,世界中医联合会经皮给药专业委员会常务理事。主要研究领域为有机/无机复合生物医用材料。以生物活性玻璃的构效关系为基本科学问题,利用固体核磁与X-射线散射/吸收谱表征玻璃分子水平结构,从而指导开发新型低温生物活性玻璃配方及制备技术;同时发展原位表征技术研究无机颗粒与高分子的界面相互作用,包括光散射、小角散射、AIE探针、弛豫与扩散核磁共振技术等,用于指导生物活性复合材料的设计和制备。开发了世界首款pH值中性生物活性玻璃及其制备工艺,并围绕此玻璃进行应用开发,包括可吸收骨水泥、复合组织工程支架、可注射生物活性水凝胶等,应用于骨、牙及皮肤再生修复领域。近年来在核心期刊发表论文100余篇,申请发明专利30余项,获授权15项,部分已转化。
      乔燕,理学博士,中科院化学所研究员,博士生导师。曾获得"2011年礼来亚洲优秀博士论文奖一等奖","第九届东方胶化杯全国胶体与界面奖学金一等奖","北京大学优秀毕业生","北京大学优秀博士论文"等荣誉。目前以第一作者及通讯作者在Nat. Chem., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, Nano Lett.等期刊发表过研究论文

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