电子科技大学崔家喜、邓旭团队《AFM》：基于动态水凝胶中的自疏水作用产生水下粘附

来源：高分子科学前沿

水凝胶具有仿细胞外基质的三维网络结构，在湿润环境下组织工程、伤口敷料、生物医学设备及水下软机器人等很多生物医学相关领域具有光明的应用前景。其中在水凝胶与粘附相关的应用方面，例如水凝胶与生物组织之间的粘附，也有迫切的需求。虽然粘附水凝胶在生物医学应用中已经取得实际应用，但是大多数水凝胶只在干燥环境下表现出良好的粘附性，在潮湿环境或水下环境中由于溶胀作用及在水凝胶表面形成的水分子层，粘附性会显著降低甚至丧失。因此，水下高粘附水凝胶一直以来都是本领域研究中的热点和难点。

针对以上问题，电子科技大学的崔家喜教授和邓旭教授团队将宏观上的表面修饰和具有动态键的水凝胶相结合，调控动态水凝胶中超分子官能团在水凝胶表面的排列方式，从而使其能够与基体表面发生迅速发生疏水作用力，从而成功赋予了水凝胶在水下迅速、可逆的强粘附性，解决了水下粘附难题。重要的是，该水凝胶对生物组织表现出量化的粘附能力，能够应用于如伤口敷料、用于组织愈合的粘合剂。同时，该水凝胶制备方法，简便和制备过程易操作，具有长期稳定性，从而极大的扩展了水凝胶在水下或者潮湿环境中的应用，尤其是在体液或者血液环境下的潜在应用。研究成果以题为“Self‐Hydrophobization in a Dynamic Hydrogel for Creating Nonspecific Repeatable Underwater Adhesion”发布在国际著名期刊Advanced Functional Materials上，电子科技大学博士后韩璐博士为论文的第一作者，崔家喜教授和邓旭教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金与德国莱布尼茨新材料研究所的支持。

图文解读

图1. (a) 调控动态水凝胶中疏水基团在表面的分布过程示意图。(b) 水凝胶表面自疏水化过程实现在水下基底表面粘附示意图。(c) 水下粘附展示，疏水水凝胶能够牢固地粘附在金属块表面并能够将其提起。 (d) 照片显示水凝胶与基底之间的强粘附力可以抵抗水冲击。

图2. 水凝胶在生物组织表面上的粘附性。(a)水凝胶在出汗的额头上表面的粘附.(b)粘附在肌肉上水凝胶的能够在扭转、拉伸时依然有很好的粘附性.(c)水凝胶在湿润的皮肤和骨组织表面的粘附强度.(d)水凝胶在体内粘附试验. (e) 在有血的情况下，水凝胶可作为肝脏的密封剂. (f) 水凝胶粘附在有缺口的心脏上并密封该缺口，以防止注射过程中液体泄漏. (g) 体内生物相容性评价。

作者简介

崔家喜教授，主要研究方向包括动态软材料、响应性高分子、仿生材料、高性能水凝胶、生物材料等领域。在Nature Materials, JACS, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Materials等国际著名期刊发表文章多篇。在 Nature Materials, Nature Communications, JACS, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Materials 等国际著名期刊发表学术论文 70 多篇，作为主要发明人获得美国专利授权 2 项，H 指数 26。编写英文专著（章节）2 部。

邓旭教授，主要研究方向包括胶体与界面机理探索、界面材料设计和开发、固液界面设计。其研究成果在Science, Nature Materials,  PNAS, Nature Communication, Physical Review Letter, Angewandte Chemie, Advanced Materials等国际著名期刊发表文章30余篇，被引用2000余次。并作为主要发明人获得欧洲发明专利3项，美国专利2项。

韩璐博士，主要从仿生生物医用材料及多功能仿生水凝胶材料的合成与生物应用研究领域。其研究结果已发表在ACS Nano, Angewandte Chemie International Edition, Nano Letters, Advanced Functional Materials, Small等国际期刊23篇，其中第一/共同一作论文18篇，获得中国授权专利4项。获得中国自然科学基金青年项目、中国博士后特别资助。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201907064