具有高強(qiáng)度和高韌性的彈性體由于其多樣化的應(yīng)用一直被廣泛地研究，而在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面經(jīng)常需要具有生物可降解性和生物相容性的彈性體。如何制備具有極強(qiáng)機(jī)械性能的可生物降解的彈性材料供體內(nèi)使用仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。
近日，西安交通大學(xué)張彥峰團(tuán)隊設(shè)計了一種基于分層氫鍵相互作用的可生物降解聚氨酯彈性體。作者利用聚己內(nèi)酯（PCL）、二異氰酸酯和 N，N-雙（2-羥乙基）乙酰胺（BHO）作為原料，通過無溶劑聚合的方法快速制備了這種無色透明的彈性體，其中豐富的氫鍵相互作用阻礙了PCL段的結(jié)晶，促進(jìn)了在彈性體內(nèi)部形成均勻分布的硬相微域，奇跡般地實現(xiàn)了極高的強(qiáng)度和韌性以及前所未有的高斷裂能，加之良好的生物相容性和降解性，可通過3D打印技術(shù)制成疝氣補片應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)。此外，就機(jī)械性能而言，該彈性體在國防工業(yè)、柔性電子、緩沖吸能等方面同樣具有很大的應(yīng)用潛力。
圖2 彈性體的拉伸性能。
圖3彈性體的斷裂能和耐穿刺性。
圖4 彈性體在疝氣補片中的應(yīng)用。
最后，作者通過3D打印將PCL-IPDI-BHO彈性體加工成疝氣補片用于生物醫(yī)用。該補片繼承了彈性體優(yōu)異的機(jī)械性能，且其優(yōu)異的生物相容性和在一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定后緩慢降解的特點與臨床需求吻合，可作為理想的疝氣補片材料用于體內(nèi)生物應(yīng)用。
以上相關(guān)工作以＂Extremely Strong and Tough Biodegradable Poly(urethane) Elastomers with Unprecedented Crack Tolerance via Hierarchical Hydrogen-Bonding Interactions＂為題在《Advanced Materials》上在線發(fā)表。文章第一作者為西安交通大學(xué)碩士生郭銳，通訊作者為西安交通大學(xué)張彥峰教授。該工作得到國家自然科學(xué)基金面上項目(NSFC 52173079)、國家重點研發(fā)計劃(2019YFA0706801)、陜西省國際科技合作項目(2020KW-062)等項目的資助。作者感謝西安交通大學(xué)分析測試共享中心和鄭州大學(xué)劉春太教授、邵春光教授在分析表征方面的支持，感謝西安交通大學(xué)王鐵軍教授在文章撰寫方面的幫助，楊孟博士在3D打印方面的指導(dǎo)，以及陜西省人民醫(yī)院段降龍教授的幫助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202212130
- 南京理工大學(xué)傅佳駿/姚博文課題組 AFM：高性能超分子塑料 2023-01-13
- 南理工傅佳駿教授課題組Mater. Horiz.：無色透明、超強(qiáng)韌、可回復(fù)、可修復(fù)聚氨酯-脲彈性體材料 2021-06-16
- 中科院化學(xué)所董俠研究員：利用相鎖定動態(tài)鍵設(shè)計的無色透明高強(qiáng)快速自修復(fù)彈性體 2018-08-13
- 哈佛大學(xué)鎖志剛教授課題組 Chem. Rev.: 高分子網(wǎng)絡(luò)抗裂性的熱力學(xué)與分子起源 2025-12-19
- 寧波材料所陳濤、路偉/南工大朱寧 Angew：超分子纏結(jié)驅(qū)動發(fā)光聚集體致密化實現(xiàn)具有超拉伸性和抗裂性的室溫磷光水凝膠 2025-05-20
- 南開大學(xué)劉遵峰 Adv. Mater.：制冷新突破 - 強(qiáng)韌人造蛛絲用于扭熱制冷 | 附26級博士招生信息 2026-03-19
- 四川大學(xué)吳錦榮教授團(tuán)隊 Nat. Commun.：可解纏的瞬態(tài)纏結(jié) - 實現(xiàn)聚丙烯酰胺水凝膠的強(qiáng)韌化 2026-03-07
