蘭州化物所制備出超高強度水凝膠生物潤滑材料

發布時間：2015-05-12 18:22 原文鏈接：蘭州化物所制備出超高強度水凝膠生物潤滑材料

　　水凝膠是一類包含大量水分的具有三維網絡結構的高分子材料，其在關節潤滑、組織工程、藥物控釋載體等領域有重要應用前景，受到廣泛關注。水凝膠還與人體諸多活性組織，如人的關節潤滑軟骨、肌肉組織等有極為相似的性質，從而使得水凝膠成為人工關節最為理想的替代材料，也是開發類肌肉驅動器的最佳基體材料。但是水凝膠通常比較脆弱，受到外力后容易發生機械破裂，從而大大限制了其應用范圍。

　　為解決水凝膠材料力學性能差的問題，中國科學院蘭州化學物理研究所研究員周峰課題組利用分子工程設計制備出了一種具有雙交聯網絡的超高強度水凝膠（Molecularly Engineered Dual-Crosslinked Hydrogel with Ultrahigh Mechanical Strength, Toughness, and Good Self-Recovery），該水凝膠具有新穎的共價鍵與配位鍵雙交聯的結構形式，其中的化學交聯形成惰性的水凝膠交聯網絡，接著利用鐵離子-羧酸根的配位鍵作為動態的交聯形式，在受到外界的應力后，可動態地斷裂配位鍵以耗散能量，從而大大提高水凝膠的機械性能。

　　該水凝膠表現出了超高的斷裂拉伸強度，斷裂應力大于6MPa，斷裂拉伸率大于700%，力學性能優異。而且，由于拉伸過程中斷裂的配位鍵是一種可逆的非共價鍵，拉伸后斷裂的配位鍵在很短的時間內又能重新形成，從而恢復水凝膠原來的狀態，表現出了優異的抗疲勞性能。該材料未來有望在關節潤滑材料、人造血管等領域獲得重要應用。

　　這一研究工作近期發表在Advanced Materials, 2015, 27(12), 2054-2059上。