《Nature》之后，再发《AM》！UCLA贺曦敏团队：可调节的类似海绵多级孔结构水凝胶，同时具有增强的扩散性和机械性能

文章来源：北科新材浏览次数：4601时间：2021-04-21 QQ学术交流群：1092348845

交联聚合物和凝胶凭借其柔软性、简单和可调的合成等特性在软机器人、太阳能蒸汽产生、能量储存、药物输送、催化和生物传感等方面具有广泛的应用。然而，它们吸引人的质量传输和体积改变能力受扩散限制，智能水凝胶的响应率与水凝胶最小尺寸的平方成反比，需要小型化设计以避免反应缓慢。目前，研究者们大多通过增加孔隙度，或者通过定向限制孔隙来改善水凝胶扩散。但是上述方法会力学性能大打折扣，例如杨氏模量和韧性，孔隙率过高的水凝胶在实际应用中往往缺乏必要的刚性。尽管研究者们付出了巨大努力，但同时增强水凝胶的扩散和力学性能仍然是一个长期存在的挑战，这阻碍了水凝胶的实际应用。为了解决上述问题，贺曦敏团队提出了共溶剂光聚合法制备类海绵状介孔水凝胶，同时增强了溶胀性和力学性能，如示意图所示。Scheme 1. a）混合溶剂光聚合技术示意图。b）PNIPAM水凝胶在0 mol％，40 mol％和100 mol％DMSO中光聚合的光学照片和SEM图像。制备的聚(异丙基丙烯酰胺)水凝胶具有独特的开放多孔网络，具有连续的微通道，导致创纪录的高体积膨胀速度，几乎比之前报道的高一个数量级。相对于传统的纯溶剂制备的水凝胶，这种膨胀增强伴随着杨氏模量和韧性提高。他们系统地研究了溶剂组成和反应温度对水凝胶的微观结构、力学性能和溶胀性能的影响。进一步，开发了3D可打印的PNIPAM水凝胶，使其具有广泛可调的膨胀和力学性能，并将这一原理扩展到其他聚合物水凝胶系统。该方法与3D打印兼容。通过将该技术推广到聚叔丁基丙烯酰胺-共聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺水凝胶等无温度响应聚合物体系，证明了conconsolvency是由竞争性吸附驱动的普遍现象。Figure 1 a）x1.0和x0.4凝胶柱的空气溶胀行为；b-c）3D打印水凝胶的结构；d）3D打印的PNIPAM的SEM图片。结论: 这一水凝胶递送体系可实现免疫佐剂和化疗药物或放疗协同释放，并可重复、低个体剂量应用较长时间，从而大大提高其抗肿瘤治疗的疗效。这一策略与临床上一个治疗过程中，化疗或放疗的低剂量多次重复治疗高度一致，在临床转化方面具表现出巨大潜力。

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