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西安交通大学《AM》:水凝胶作为一种生物医学贴片,用于预防腹壁缺陷大鼠疝形成(治疗组)
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https://doi.org/10.1002/adma.202301551 水凝胶已经是被广泛研究的柔性材料之一,在软机器人、柔性电子器件粘合剂和组织替代品等领域受到越来越多的关注。尤其再伤口填充材料上的应用,水凝胶材料的性能远优于其他材料。但是水凝胶中含水量高,往往力学性能较弱,难以满足承重组织替代品的需求。例如,作为一个理想的疝修补,水凝胶不仅应该拥有有效的能量耗散能力保持稳定的频繁活动,也可以模拟软组织的优秀的弹性和弹性迅速恢复时受到腹壁压力或其他外力。为了增加水凝胶的力学性能,研究人员提出了许多不同的策略,例如双交联网络、高缠结网络以及纳米纤维结构复合等等。 在所有提出的水凝胶增强策略中,最为简单的方法是利用Hoffmeister效应实现水凝胶的增强。以往的研究表明,离子可以通过影响亲水聚合物链周围的水合分子来调节聚合物链的聚集。这种由离子类型和强度介导的聚合物的聚集行为被称为Hoffmeister效应。但是利用这种方式增强水凝胶需要向水凝胶中添加大量的盐。水凝胶中的高盐含量可能会降低其生物相容性,限制其在生物医学领域的应用。 西安交通大学成一龙团队首次发现利用聚电解质可以通过Hoffmeister效应明显地提高水凝胶的力学性能。相比无机盐,聚电解质还具备优异的生物相容性、生物活性和防污能力。本研究首先选择PVA和聚丙烯酸钠(P(iAA))分别作为Hoffmeister效应作为模型聚合物和聚电解质制备水凝胶,以验证这一假设。值得注意的是,所得到的DN水凝胶(PVA/P(iAA)水凝胶)的力学性能可以在很大范围内进行调整,抗拉强度可以从从21 kPa到1.45 MPa,伸长率从420到750%,杨氏模量从19到1020 kPa,韧性从0.04到5.43 MJ/m3,抗压强度从0.15到12.35 MPa。为了探讨该策略的普遍性,还验证了不同聚电解质对水凝胶的Hoffmeister效应。所制备的水凝胶可以作为一种生物医学贴片,用于预防腹壁缺陷大鼠疝形成。该工作以题为“Toughening Double Network Hydrogels by Polyelectrolytes”的文章发表于 Advanced Materials上。
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