台湾大学徐善慧《材料化学》分层胶束结构和快速粘合性的可注射酚醛-壳聚糖自修复水凝胶

2021-05-18 17:02:33 高分子材料科学

【科研摘要】

可生物降解的自修复水凝胶 是用于治疗系统,可重复使用的设备以及智能细胞 /药物载体的高度理想的材料。许多研究工作都通过物理或化学策略/设计将重点放在自愈水凝胶的其他功能上。

最近,国立台湾大学 徐善慧教授 团队 合成 了N- [3-(4-羟基苯基)丙酰胺基]壳聚糖和双功能Pluronic-F127交联剂(DF-PF) 并反应形成了 高含水量 ( 96.5 wt % ) 的酚-壳聚糖自修复水凝胶(CPF))。水凝胶的相干小角X射线散射(SAXS)分析表明,快速形成的初级分形网络随后逐渐形成 次级胶束结构( 〜 12 nm) 。这样的核-壳胶束结构增强了层次结构,并赋予水凝胶 热响应性,这已通过流变学和 SAXS验证。由于受到生物启发的酚化学作用,CPF水凝胶对人造皮肤具有粘附性 (结合强度为4–7 kPa) 。

连同快速的(<30 s)凝胶动力学,水凝胶可以通过双注射器作为快速粘合剂输送。 此外,CPF水凝胶的快速胶凝特性使间 充质干细胞 在空间上均匀地包埋,并在 14天内进一步发展成多细胞球体 。这种新型的自修复水凝胶具有多种功能,得益于胶束结构和酚醛改性。相应的分层结构研究为生物医学应用的下一代自愈水凝胶的多尺度设计提供了见识。 相关论文以题为 Injectable Phenolic-Chitosan Self-Healing Hydrogel with Hierarchical Micelle Architectures and Fast Adhesiveness 发表在《 C hemistry of Materials 》上。

【主图导读】

图 1.研究中开发和合成的水凝胶。

图 2.交联剂DF-PF的形态和规模表征。

图 3.所得水凝胶(CPF水凝胶)的流变性质和宏观行为。

图 4. CPF水凝胶在胶凝过程中的时间分辨相干SAXS实验和拟合结果在混合后10–60 s内进行。

图 5. CPF水凝胶的温度相关连贯SAXS实验和拟合结果。

图 6.快速凝胶化的自修复水凝胶的独特功能:粘合性和凝胶中凝胶注射。

图 7.培养14天期间嵌入水凝胶的MSC的形态和活力。

参考文献 : doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c00028

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【经典回顾】

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