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  水凝膠由于其多孔的三維網絡結構和與人體組織相似的物理化學性質，在組織工程、藥物釋放和傷口敷料等生物醫學領域有著廣泛的應用前景。高韌性和循環載荷下穩定的機械性能是水凝膠材料長期應用的關鍵。然而，大多數現有的韌性水凝膠在有缺口的樣品中拉伸性大大降低，具有顯著的缺口敏感性，而且在連續的機械載荷下仍然會遭受疲勞斷裂。因此，如何通過簡單有效的策略設計兼具高拉伸性、韌性和抗疲勞斷裂能力的水凝膠材料仍存在挑戰。

  為了解決以上問題，西安交大成一龍研究員課題組以丙烯酰胺（AM）、甲基丙烯酸異氰基乙酯-谷氨酰胺（IEM-Gln）和Laponite-XLG納米粘土片為原料，基于IEM-Gln中脲鍵基團形成的規整氫鍵以及聚合物網絡與納米粘土之間的氫鍵作用，采用一鍋自由基聚合法制備了一種具有優異的綜合力學性能的納米復合水凝膠，可用于促進傷口愈合。

圖1. 納米復合水凝膠的設計策略。

  該納米復合水凝膠表現出優異的缺口不敏感性，即使是有缺口的樣品仍然可以拉伸到原長的12倍。最大斷裂能可達3250 J/m²，與雙網絡水凝膠、關節軟骨相當，兼備高拉伸性和韌性，優于現有的大多數高韌性水凝膠。值得注意的是，水凝膠具有良好的抗疲勞斷裂能力，即使在50次循環后，也沒有觀察到可測量的裂紋擴展。

圖2. 納米復合水凝膠的韌性和抗疲勞斷裂能力。

  基于納米粘土表面的強負電荷，納米復合水凝膠表現出良好的止血活性，可快速控制小鼠肝臟出血，并大大減少出血量。

圖3. 納米復合水凝膠的止血性能。

  體內實驗結果證明納米復合水凝膠對小鼠全層皮膚傷口具有良好的治療效果。其高拉伸性可降低傷口組織的皮膚張力，同時良好的凝血能力可實現快速止血，從而起到促進傷口愈合的作用。

圖4. 納米復合水凝膠促進小鼠皮膚傷口愈合。

  相關工作以“Highly Stretchable Nanocomposite Hydrogels with Outstanding Antifatigue Fracture Based on Robust Noncovalent Interactions for Wound Healing”為題，發表于Chemistry of Materials。論文的第一作者為西安交通大學化學學院研究生張夢園，西安交通大學化學學院成一龍研究員為通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金、陜西省顱頜面精準醫學研究重點實驗室、西安交通大學“青年拔尖人才支持計劃”、陜西國際科技合作計劃等項目的支持。論文的表征及測試得到西安交通大學分析測試共享中心的大力支持。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.1c01790