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?如何讓水凝膠不畏嚴(yán)寒?《Mater. Horiz.》綜述:在寒冷環(huán)境中保持軟濕材料活性的仿生防凍聚合物水凝膠
水凝膠材料的高含水量有利于在生物醫(yī)學(xué)環(huán)境中的應(yīng)用,但也阻礙了水凝膠在現(xiàn)實生活中作為柔性電子和傳感器的應(yīng)用。這是因為水凝膠在零度以下凍結(jié)后會失去其優(yōu)良的性能,包括導(dǎo)電性、透明度、柔韌性等。為了確?;谒z的裝置在零度以下的穩(wěn)定運行,迫切需要穩(wěn)健的防凍功能水凝膠策略。 近日,中科院寧波材料所陳濤、張佳瑋和深圳大學(xué)周學(xué)昌等詳細(xì)綜述了近年來防凍水凝膠的研究進(jìn)展。首先介紹了防凍水凝膠的制備方法,并簡要討論了它們的防凍機理和性能。這些方法主要基于添加鹽、醇(冷凍保護(hù)劑、有機水凝膠)、離子液體(離子凝膠)、…
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師法自然——浙江農(nóng)林大學(xué)發(fā)明木質(zhì)基水凝膠壓力傳感器
大自然的神奇杰作值得科學(xué)家們用一輩子的時間來研究,這些神工鬼斧一般的精巧結(jié)構(gòu),往往是我們的靈感來源。木材是我們生活中最普通,最常見的材料之一,令人意外的是,這種材料竟然也能用來制作傳感器。 最近,浙江農(nóng)林大學(xué)孫慶豐與沈曉萍等人的研究發(fā)現(xiàn),在水凝膠的合成中,利用脫木素后木材天然的纖維素排列結(jié)構(gòu),往往能起到增強力學(xué)性能的效果,并且這種木質(zhì)基水凝膠還擁有木材的各向異性。再通過引入離子導(dǎo)電聚電解質(zhì),對于柔性電容式傳感器(CPS)而言,這種復(fù)合材料便能夠同時充當(dāng)其隔膜和聚電解質(zhì),在人機界面等方面有很大的應(yīng)…
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彈性體+水凝膠,制備高保真3D血管!有望用于術(shù)前仿真和案例培訓(xùn)
3D血管復(fù)制品可以用作訓(xùn)練平臺,以真實模擬血管內(nèi)介入,是心腦血管疾病的首選治療方法。彈性體和水凝膠的互補優(yōu)勢的多層3D血管復(fù)制品具有優(yōu)異的性能,但是存在制備等難題,即難以僅在由彈性體單層組成的曲折3D血管復(fù)制品的內(nèi)表面上均勻地涂覆薄的水凝膠層。 最近,韓國浦項科技大學(xué)機械工程系Joonwon?Kim教授提出了一種有效的策略,通過僅在彈性體單層的內(nèi)表面涂覆具有堅固界面的水凝膠聚合物,來設(shè)計和生產(chǎn)由彈性體(聚二甲基硅氧烷)-水凝膠(丙烯酰胺)多層構(gòu)成的高保真3D血管復(fù)制品。薄的水凝膠層可賦予柔軟的表…
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水凝膠溶脹后機械性能反增強?骨骼肌啟發(fā)的溶脹強化水凝膠!
盡管生物組織在本質(zhì)上屬于水凝膠材料,其中往往充滿了體液,但在需要時,生物組織可以提高其自身的機械強度。例如,血液充血后肌肉變得更強。骨骼肌的收縮可以通過增加血流量來激活其相關(guān)的肌肉。因此,充血能導(dǎo)致肌肉硬度大大增加。這些系統(tǒng)溶脹增強性質(zhì)的核心是組織中存在許多生物膜屏障,它們可以調(diào)節(jié)水分子和離子的跨膜運輸。相比之下,人工合成的材料由于網(wǎng)絡(luò)的稀釋而呈現(xiàn)出典型的溶脹-弱化現(xiàn)象,溶脹后機械強度始終會急劇下降,并極大地限制了其應(yīng)用,例如作為生物膠水或人工組織這類需要一定機械強度的場合。盡管研究表明,一些經(jīng)…
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打破軟骨不可再生壁壘,具有雙因子釋放和梯度結(jié)構(gòu)3D生物打印構(gòu)建體,用于異質(zhì)軟骨再生
關(guān)節(jié)軟骨是關(guān)節(jié)中的彈性結(jié)締組織。軟骨損傷是非常普遍的,但是由于其低細(xì)胞性和無血管性質(zhì),軟骨具有有限的自我修復(fù)能力。由于軟骨的損傷導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)功能障礙,導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)嚴(yán)重疼痛和殘疾,因此軟骨或關(guān)節(jié)重建仍然是相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。在臨床實踐中關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)由全關(guān)節(jié)成形術(shù)使用金屬和合成的假體?,F(xiàn)有的關(guān)節(jié)假體不會與宿主關(guān)節(jié)組織重塑,并且可能因無菌性松動或感染而導(dǎo)致長期衰竭,只能通過關(guān)節(jié)的生物再生來解決。 使用間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)移植,然后刺激定向分化為軟骨細(xì)胞正在成為軟骨修復(fù)的首選。近日,南京醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院…
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生物醫(yī)學(xué)水凝膠怎么選?先進(jìn)的納米/水凝膠在生物醫(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用:靜態(tài),動態(tài),多級和生物啟發(fā)
新型先進(jìn)的水凝膠可為多種貨物的受控遞送和釋放提供多種平臺,并具有多種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。這些基于凝膠的納米結(jié)構(gòu)具有良好的生物相容性,生物降解性,柔韌性,多功能性,可以響應(yīng)內(nèi)部或外部刺激,并可以適應(yīng)其周圍環(huán)境。新一代的水凝膠不僅能夠用作靶向藥物輸送工具,而且還可以在活細(xì)胞和生物體內(nèi)執(zhí)行多種任務(wù)。近日,哈佛醫(yī)學(xué)院研究人員在《Adv. Funct. Mater》上發(fā)表了題為“PotentialApplications of Advanced Nano/Hydrogels in Biomedicine: St…
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自然啟發(fā)的骨密封劑:多功能納米粘土有機水凝膠骨密封劑促進(jìn)骨再生
從臨床和社會經(jīng)濟的角度來看,骨缺損的治療是一項重大挑戰(zhàn)。自體或異體骨的局限性刺激了許多不同骨替代物的發(fā)展。骨折的愈合是一個復(fù)雜的生理過程,依賴于涉及成骨干細(xì)胞,細(xì)胞因子和基質(zhì)相互作用的協(xié)同,并且該過程通常被細(xì)菌毒素和炎性反應(yīng)破壞。此外,缺陷修復(fù)過程中活性氧(ROS)的水平升高可導(dǎo)致氧化應(yīng)激和細(xì)胞損傷,從而抑制間充質(zhì)細(xì)胞成骨分化,同時促進(jìn)脂肪形成。因此理想的材料應(yīng)具有促進(jìn)骨缺損愈合的合適性能,例如生物相容性,骨傳導(dǎo)性,骨誘導(dǎo)性,機械完整性,易用性和可承重性,以及抗菌抗氧化能力。 近日,加利福尼亞大…
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《Science》子刊:高強度、高韌性、可快速回復(fù)的水凝膠?
肌肉、軟骨和肌腱等軟支撐組織表現(xiàn)出高彈性、高韌性和回復(fù)速度快的機械性能。然而,很難合成同時具有這些機械性能的生物材料。這主要是由于具有高強度和高韌性的水凝膠要求交聯(lián)劑的解離速度慢和應(yīng)力下活性勢磊高,而水凝膠的快速回復(fù)性能則要求交聯(lián)劑是動態(tài)的,且解離和締合速率快。這種矛盾使得很難合成同時具有高強度、高韌性和快速回復(fù)的水凝膠。 南京大學(xué)的曹毅和王煒,浙江大學(xué)的陳彬(共同通訊作者)等人一方面利用金屬配合物具有快速的結(jié)合和解離速率,另一方面利用串聯(lián)結(jié)合位點,形成協(xié)同作用,提高金屬配合物的穩(wěn)定性,獲得具有…
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首次實現(xiàn)水下生物表面特異性粘附!櫛水母啟發(fā)的水凝膠高效可逆的水下特異性粘附生物表面
材料的水下粘附問題近年來越來越受到人們的關(guān)注。然而,目前的水下粘附材料主要是為在水中附著非生物材料而設(shè)計的,在水環(huán)境中如何特異性地附著在生物表面仍然是一個挑戰(zhàn)。櫛水母能夠選擇性地捕獲它們的水下獵物,但不粘附如沙子的非生物材料,受此啟發(fā),北京大學(xué)工學(xué)院黃建永研究員設(shè)計了一種水凝膠,通過靜電相互作用和動態(tài)鄰苯二酚化學(xué)的協(xié)同作用,使其在水下對生物表面具有特定的黏附性。在水凝膠中精心設(shè)計的多重相互作用,有效地保護(hù)了高含量的鄰苯二酚基團不被氧化,促進(jìn)了凝膠化,并保持了良好的粘附性。與現(xiàn)有的水下黏合劑對非生…
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《德國應(yīng)化》綜述:熒光高分子水凝膠中的多彩世界
1.背景介紹 熒光聚合物水凝膠(FPHs)是一種具有可調(diào)發(fā)光特性的三維交聯(lián)親水性聚合物網(wǎng)絡(luò),是一種新興的發(fā)光材料,F(xiàn)PHs以高度水溶脹的準(zhǔn)固態(tài)存在,因此呈現(xiàn)出許多有前途的固體和溶液性質(zhì),顯示出它們在眾多應(yīng)用中的巨大潛力,其交聯(lián)的三維親水網(wǎng)絡(luò)可顯著促進(jìn)物質(zhì)與周圍水環(huán)境的交換,從而產(chǎn)生顯著的熒光響應(yīng),特別適用于發(fā)光傳感、顯示、信息加密等領(lǐng)域。FPHs的軟和濕特性通常會使與細(xì)胞的非特異性相互作用最小化,突出其潛在的生物相關(guān)應(yīng)用,如生物成像和診斷。如果交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)具有功能基團,能夠?qū)崿F(xiàn)刺激響應(yīng)的體積、…