生物细胞外基质的许多特性,例如自修复、粘附性、粘弹性和导电性,与由许多不同的共价和非共价化学键组成的复杂网络有关。构建这样的复杂体系将有助于我们了解生物材料的内在机理,从而开发出智能材料。然而,当前理论中所用的简单化学结构难以完全概括各种生物学特性,因此在聚合物体系中引入许多不同的化学官能团会在合成上具有很大挑战。德国德累斯顿工业大学YixinZhang和亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心JensPietzsch等人提出了一种复杂聚合物网络的合成策略,以生产仿生导电液态金属水凝胶。作者可以在一到两个反应步骤中分别合成四种前体,然后组装以形成水凝胶粘合剂。该聚合合成策略能够结合不同性质的材料来制备具有高粘合强度、高电导率、良好的体外细胞相容性和体内生物相容性的基质。所得的可逆网络具有自我修复和剪切稀化的特性,因此可以进行3D打印和微创注射,从而用于体内实验。该研究以题为“Convergentsynthesisofdiversifiedreversiblenetworkleadstoliquidmetal-containingconductivehydrogeladhesives”的论文发表在《NatureCommunications》上。文章亮点:(1)作者通过简单混合多糖、导电生物聚合物和液态金属纳米液滴来制备一种自组装水凝胶。通过采用聚合合成的策略,作者可以合成高度复杂的可逆聚合物网络,包括可逆共价键和多种非共价相互作用。(2)作者可以在一个到两个反应步骤中单独合成所有前体,然后以逐步的方式组装以形成水凝胶。其中每种中间体的结构和浓度可以进行调控,从而实现具有可调节的机械性能和生化特性的水凝胶。(3)该受生物启发的复杂网络具有多功能性,包括增强的粘合性和导电性,可注射性,以及与3D打印、3D细胞培养、体内磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)成像的兼容性。此外,作者在具有免疫能力的小鼠中证明了该材料的高生物相容性。作者认为在将来能够通过调整各个前体来协调不同可逆键的作用,从而进一步改善水凝胶的粘合性和导电性能,并促进其在生物医学研究和临床应用中的应用。原文链接:
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