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南京大学研究团队成功开发智能水凝胶,含水量提升12倍
金陵 2016-05-17
导语

水凝胶的吸收水和释放水的过程通常表现为凝胶的溶胀与收缩,而这种水凝胶特性可以用来构筑驱动器、人工肌肉与药物传输体系。然而实现水凝胶高效溶胀与收缩的智能化控制仍是一项艰巨的挑战。

水凝胶(Hydrogel)是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基,亲水残基与水分子结合,将水分子连接在网状内部,而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系,性质柔软,能保持一定的形状,能吸收大量的水。由于其优异的性质近些年来被广泛用于生命科学与材料科学领域的研究。

水凝胶的吸收水和释放水的过程通常表现为凝胶的溶胀与收缩,而这种水凝胶特性可以用来构筑驱动器、人工肌肉与药物传输体系。然而实现水凝胶高效溶胀与收缩的智能化控制仍是一项艰巨的挑战。随着超分子化学的快速发展,具备动态可逆性的主客体作用作为一种新颖而有效的智能手段调控水凝胶的性能得到了广泛的关注。

最近,南京大学化学化工学院王乐勇教授研究团队在智能水凝胶研究领域取得重要进展,研究工作在线发表于化学领域权威期刊J. Am. Chem. Soc.。博士研究生倪梦飞为第一作者,胡晓玉副研究员参与早期指导工作,林晨副教授与王乐勇教授为共同通讯作者。

图1. 基于柱[6]芳烃/二茂铁主客体作用构筑的智能水凝胶及其应用

图2. 水凝胶包载盐酸阿霉素并实现在不同pH条件下可控释放抗癌药物

此项研究基于本研究团队之前研发的柱[6]芳烃/二茂铁主客体超分子体系成功制备了一种具有宏观尺度高效溶胀并具备多重刺激响应性的智能水凝胶。研究表明水溶性柱[6]芳烃与二茂铁主客体超分子体系的引入是实现水凝胶高效溶胀的关键机制,可以使水凝胶的含水质量提升12倍(图1)。同时,该水凝胶具有外界环境刺激性,如:温度、pH、氧化还原、竞争客体等多重智能响应性。体外的药物包载与释放实验表明,该水凝胶能够包载盐酸阿霉素(广谱抗癌药物),并实现在不同酸性条件下抗癌药物的可控释放(图2)。因此该智能水凝胶在药物可控释放,形状记忆等方面具有潜在的应用价值。研究团队将进一步对此水凝胶开展功能化与智能化研究。

文章链接:

Mengfei Ni, Ning Zhang, Wei Xia, Xuan Wu, Chenhao Yao, Xin Liu, Xiao-Yu Hu, Chen Lin, and Leyong Wang, "Dramatically promoted swelling of a hydrogel by pillar[6]arene–ferrocene complexation with multi-stimuli responsiveness," J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.6b03296

王乐勇教授简介:

南京大学化学化工学院有机化学学科教授、博士生导师

个人主页:点击此处进入

研究方向:超分子化学,有机纳米器件, 有机催化

(本文信息来源:南京大学网站;由e科网整理编辑)

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作者 金陵

本科生

北京大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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