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化学养分供给调控高动力学稳定性水凝胶的瞬态修复能力

化学养分供给调控高动力学稳定性水凝胶的瞬态修复能力
2020年02月26日 07:05 新浪网 作者 心死身残紫安

  动态稳定与自愈合是生命体的两个固有特性。而在合成材料中,高动力学稳定性与本征性自愈合能力则是两个渴望获得但却不易兼容的性能;这是因为这些材料的修复严重依赖于材料中可逆化学键或物理相互作用的永久动力学不稳定性。这不禁使我们想到了“鱼与熊掌不可得兼”的典故。那么合成材料的高动力学稳定性与本征性自愈合能力真的是“鱼”与“熊掌”的关系吗?

  受生命体时间上分级调控的伤口愈合过程启发,

  山东大学王旭教授研究组建立了一种以化学养分供给作为调控手段进而赋予高动力学稳定性高分子水凝胶材料以本征性自修复能力的方法

  (图1)。将脲酶与尿素预先安放在基于腙键的高分子水凝胶中;该水凝胶在低初始pH值下形成,而后基于生成碱性物质的酶促反应原位锁定已形成的腙键,从而制备具有高动力学稳定性的高分子水凝胶。当材料受损后,可在断面涂抹适量的化学营养物以通过瞬态解锁腙键进而促进材料的结构修复;当材料完成结构修复后,又可通过酶促反应自发地恢复材料原有的性质及性能(图2)。该修复方式不但可以修复材料的结构及机械性能,还可以完全恢复材料的均一性及高动力学稳定性等重要性质。该研究通过赋予高动力学稳定性材料以临时可修复能力的方式实现了“鱼”与“熊掌”的兼得。

  化学养分供给调控高动力学稳定性水凝胶的瞬态修复能力

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