水凝膠

智能材料可以通過自主改變其結構、特性和功能來迅速響應周圍環(huán)境的變化，近年來受到了研究者越來越多的關注。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性，是一種廣泛使用的刺激響應性智能材料，在智能驅動、光學、生物醫(yī)藥等領域具有重要的應用價值（圖1）。 近期，天津大學材料學院封偉教授團隊全面綜述了PNIPAM基智能水凝膠在智能驅動器、光子晶體、智能窗戶、藥物輸送及組織工程等領域的相關研…

海綿狀組織是陰莖的重要組成部分。具有完整海綿竇結構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，而人工修復受傷海綿體往往會受到解刨學、美學、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。 由于海綿竇的復雜結構和滿足其生理功能所必需的特殊機械性能，用于海綿體修復的生物材料必須具有良好的加工性能，適當的機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），取決于海綿竇內微血管系統(tǒng)的正常循環(huán)和血液供應。…

近年來，3D打印技術以其靈活多變的打印方式構筑復雜物理結構的優(yōu)勢而風靡全球。通常3D打印通過前驅體材料layer-by-layer沉積而構筑三維物體，因此也叫增材制造。盡管3D技術具有眾多優(yōu)點，但3D打印的物體只是靜態(tài)三維結構，不會隨時間推移而產生功能特性。因此考慮時間維度，即發(fā)展4D打印技術，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甲殼質網絡作為密集的散射介質，墨魚墨皮中的白色斑點包含隨機排列的蛋白質微球等，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，天津大學化工學院仰大勇教授課題組在Advanced Science上發(fā)表關于釀酒酵母發(fā)酵過程控制DNA水凝膠導線電路開關的研究。提出了構建超軟動態(tài)DNA水凝膠的新策略，制備出能夠對溶劑極性微弱變化做出超快速和高靈敏度響應的DNA軟體水凝膠，并成功應用于釀酒酵母發(fā)酵過程控制的DNA水凝膠導線電路系統(tǒng)中。天津大學化工學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，智能生物響應材料在軟體機器人和智能醫(yī)學領域顯示出巨大的應用潛…

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用中效果較差?！?/p>

可穿戴的軟電子設備最近已成為新興的研究領域，它擴展了傳統(tǒng)剛性電子設備在醫(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。導電聚合物，碳質或金屬納米材料以其卓越的性能在導體、顯示器、可穿戴電子設備和綠色能源等方面廣泛應用。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用；聚合物-彈性體雜化體滲流網絡具有明顯的滯后、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術和實踐意義。研究者們通常通過設計雙網絡水凝膠、滑環(huán)水凝膠、納米復合水凝膠、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絡結構和宏觀特性推導而得，即形態(tài)構象和組裝對機械強度的影響仍處于假設水平。因此，需開發(fā)一種有效的技術以“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，香港科技大學唐本忠院士和Jacky W. Y. Lam，巴黎第…

水凝膠是由物理或化學交聯(lián)的水溶脹性聚合物網絡合成的軟材料。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)境的響應能力，水凝膠已被廣泛用于生物醫(yī)學應用，包括藥物輸送、生物傳感器、組織工程和再生醫(yī)學的合成細胞外基質（ECM）。最近，許多生物分子，包括蛋白質、肽、DNA和RNA被用作合成水凝膠的結構單元。蛋白質水凝膠因其可設計和可調節(jié)的生化及機械特性而倍受關注。南京大學的曹毅團隊在?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，它具有穿透深度大的特點。最近，中國科學院化學研究所呂鳳婷等人利用電磁感應現(xiàn)象制備無線充電電化學發(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，是光遺傳學領域很有潛力的工具。 以聚丙烯酰胺水凝膠作為基底負載經典電化學發(fā)光體魯米諾，無線充電后可產生獨特的持久發(fā)光，魯米諾的發(fā)光光譜為390-540 …