可弹可塑新式水凝胶资料能调控力学性能有望为再生医学供给新资料我院在先进资料宣布相关研究成果

原标题：可弹可塑！新式水凝胶资料能调控力学功能 有望为再生医学供给新资料！我院在《先进资料》宣布相关研讨成果

近来，上海交通大学医学院隶属仁济医院分子医学研讨院刘尽尧课题组在世界顶尖学术期刊《先进资料》（Advanced Materials影响因子25.8），宣布题为“Switching between elasticity and plasticity by network strength competition”的研讨论文。研讨中，该团队规划出能够调控其力学功能的复合水凝胶，有望为再生医学和安排工程范畴供给新资料。刘尽尧是该研讨论文的通讯作者，榜首作者为上海交通大学医学院在站博士后明尊振。

刘尽尧（右）辅导团队试验

据刘尽尧介绍，人体中存在许多软安排，比方软骨、骨骼肌、角膜和血管等。为习惯杂乱的体内生理环境，这些安排具有层次有序的复合结构，并表现出高度各向异性的机械强度和功能。水凝胶是一类含水量高的三维网状资料，具有与软安排相似的结构。经过分子规划，水凝胶可到达与软安排挨近的力学功能以及杰出的生物相容性，这使得该类资料在生物医药和安排工程范畴得到了广泛使用。比较传统的水凝胶资料，各向异性水凝胶在安排工程使用方面具有更大潜力，更能满意其对资料力学功能的需求。虽然各向异性水凝胶被广为报导，但到现在依然缺少有用的办法来调控其力学功能，以习惯杂乱的体内生理环境。

图一 经过网络强度之间的竞赛来调控生物医用水凝胶资料的力学行为

为处理该问题，刘尽尧课题组经过凭借水凝胶网络强度之间的竞赛（图一），提出一种调控水凝胶力学功能的新机制。根据该办法，水凝胶资料可在弹性、塑性、各向异性以及溶胀功能方面做调理，并能完成对所装载药物分子的可控开释。

图二 拉伸后得到的具有高强度和高韧性的各向异性水凝胶资料

在本研讨中，刘尽尧团队规划了由两种不同网络结构组成的复合水凝胶。其间一种为共价交联的聚合物网络，能为水凝胶带来杰出的弹性。另一种则为具有剪切变稀特点的纳米纤维网络，能赋予水凝胶优异的塑性。经过调理两种网络各自的力学强度，就能轻松完成水凝胶资料在弹性和塑性之间的转化。比方，当共价交联网络的力学强度高于纳米纤维网络时，该水凝胶表现出杰出的弹性。反之，该资料则表现出优异的塑性。在此基础上，将所得到的塑性水凝胶进一步拉伸，可制备具有高强度和高韧性的各向异性水凝胶（图二）。这是在拉伸过程中，由于纳米纤维网络进行取向摆放，使得到的水凝胶资料在平行于纤维的方向具有更高的拉伸和紧缩模量。一起，由于纤维的取向，该水凝胶资料一起还具有各向异性的溶胀行为和药物开释速率。这类新式的水凝胶资料有望为再生医学和安排工程范畴供给新资料。

刘尽尧课题组独立展开课题研讨已在Nature系列（Nature Communications）等期刊宣布多篇论文。

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修改：叶佳琪

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