同時(shí)兼具良好自愈性能、力學(xué)性能、黏附性能以及生物相容性的水凝膠在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但往往自愈合性能和機(jī)械性能不能兼顧，因此研究者們通過采用可逆共價(jià)鍵來構(gòu)筑同時(shí)具有高自愈合率和優(yōu)良機(jī)械性能的水凝膠，但是目前報(bào)道的大多屬于“非自主性”自愈合材料，需要適當(dāng)?shù)耐獠磕芰亢痛碳げ拍芡瓿勺杂希瑥亩拗屏似湓谏镝t(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用。因此尋找一種溫和條件下的可逆共價(jià)鍵來構(gòu)筑自主自愈合水凝膠是目前該領(lǐng)域的亟待解決的難點(diǎn)。
近日，汪建新教授課題組借鑒了酶催化下鹽酸酪氨之間的動(dòng)態(tài)偶聯(lián)反應(yīng)，探討了在溫和條件下利用催化劑誘導(dǎo)鹽酸酪氨衍生物之間發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)的可行性，并利用該可逆化學(xué)鍵來構(gòu)筑兼具良好自愈性能、力學(xué)性能、黏附性能以及生物相容性的“自主性”自愈合水凝膠。
圖1 水凝膠制備示意圖
所得水凝膠的抗壓強(qiáng)度可達(dá)17 MPa，最大拉伸強(qiáng)度約為0.16 MPa，伸長率可達(dá)到試樣的4000％。對豬皮的最高拉伸粘附強(qiáng)度為 453 KPa，最高剪切粘附強(qiáng)度為147 KPa。自愈合24小時(shí)后，接觸樣品已經(jīng)完全自愈合，切口消失，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率均可達(dá)到原試樣的98%，最后將水凝膠與細(xì)胞進(jìn)行三維共培養(yǎng)，表征該水凝膠具有良好的生物相容性及在組織工程支架領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。該水凝膠優(yōu)良的機(jī)械性能、粘附性能、超高的自主自愈合性能以及生物相容性為其在組織工程、創(chuàng)傷敷料等領(lǐng)域提供了良好的應(yīng)用前景，同時(shí)通過引入這種溫和條件下的偶聯(lián)反應(yīng)制備自主自愈材料為設(shè)計(jì)制備自愈材料提供了新的思路。
圖2 (a) 壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線；(b) 拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；(c) 水凝膠自愈合過程照片；(d) 水凝膠與不同基材的粘附照片；(e) 水凝膠與細(xì)胞共培養(yǎng)的激光共聚焦熒光圖
相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry B上（A dynamic-coupling-reaction-based autonomous self-healing hydrogel with ultra-high stretching and adhesion properties），論文的第一作者為西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生王瑩瑩，通訊作者為汪建新教授。
論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/tb/c9tb00244h#!divAbstract
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