導語
水凝膠具有生物相容性、生物可降解性、高吸水、等特性，使其在環境工程、柔性傳感、電化學等許多領域具有廣泛的應用。尤其在生物醫學領域，有著潛在的應用前景。但水凝膠材料具有力學性能較低、組織粘附力弱等缺點。納米纖維的結合可改善不足，提高其性能，拓展水凝膠在更多領域的應用。本期精選7篇關于納米纖維水凝膠的最新研究論文，供大家了解學習。
1、西安交大王鐵軍教授&盧同慶教授ACS Appl. Mater. Interfaces( IF10.383)：納米纖維的可逆排列可增強水凝膠的斷裂韌性和抗疲勞性能
?挑戰：受各向異性結構的啟發，研究者開發了許多方法來合成具有媲美生物組織力學性能的水凝膠。但現有的合成方法通常較為復雜，且適用的材料體系有限。
?方法：西安交大王鐵軍教授&盧同慶教授提出了一種簡單且通用的設計原則，即通過彈性變形誘導納米纖維產生可逆排列來增強水凝膠。
?創新點1：將棒狀纖維素納米晶體 (CNC) 引入聚丙烯酰胺 (PAAm) 制備了CNC/PAAm納米復合水凝膠。CNC形成團簇硬相并與PAAm網絡相互纏結。CNC/PAAm水凝膠初始為各向同性，加載后變為各向異性，卸載后又能恢復為各向同性。
?創新點2：在水凝膠變形過程中，裂紋尖端沿拉伸方向排列的 CNC 簇能夠將應力傳遞到更遠端，從而有效地抵抗裂紋擴展。CNC/PAAm水凝膠的斷裂韌性可以達到1000 J/m2，疲勞門檻值達到100 J/m2，相比純PAAm水凝膠提升了一個數量級1,2。
https://doi.org/10.1021/acsami.2c16273
2、浙理工余厚詠教授Nano Research ( IF 10.269 )：導電性纖維素納米纖維誘導室溫可逆性和魯棒性聚乙烯醇水凝膠用于多功能自愈生物傳感器
?挑戰：聚乙烯醇(PVA)水凝膠因其優異的力學性能和自愈性能，通過添加各種導電物質，被廣泛應用于柔性傳感器。然而，目前大多數添加到PVA水凝膠傳感器中的導電物質制備復雜，成本高，且對環境不友好。
?方法：浙理工余厚詠教授團隊通過簡單的硫酸和水浴熱處理成功地制備了導電性纖維素納米纖維(G-CNF)，并利用PVA和硼砂與甘油和G-CNF動態化學交聯獲得了功能強大的多功能自修復PGC水凝膠生物傳感器。
?創新點1：由于PGC水凝膠內部存在導電網絡和氫鍵，制備的PGC水凝膠具有優良的力學性能(應變:950%)、良好的粘附能力、良好的自愈性能和室溫可逆性。
?創新點2：特別是具有石墨烯結構G-CNF的PGC水凝膠具有對各種信號的快速響應和良好的穩定性，測量因子(GF)值可達1.83，對溫度的敏感響應(溫度電阻系數(TCR)可達1.9)，可設計為多種生物傳感器。
https://doi.org/10.1007/s12274-022-4944-8
3、海南大學馬春新&南京林業大學段改改Chem. Eng. J. ( IF 16.744)：靜電紡絲開發各向異性光響應水凝膠
?挑戰：智能水凝膠作為仿生驅動器具有廣泛的應用前幾，但獲得高速和強動力的驅動器仍然具有很大的挑戰性。
?方法：海南大學馬春新研究員&南京林業大學段改改副教授通過在納米纖維取向的靜電紡P(NIPAM-ABP)水凝膠上原位聚合吡咯(PPy)，可得到(PPy)包覆P(NIPAM-ABP)水凝膠。
?創新點1：與原P(NIPAM-ABP)水凝膠相比，PPy包覆的P(NIPAM-ABP)水凝膠集高強度增強的機械強度(拉伸強度1.21 ~ 5.12 MPa)和超高光熱轉換效率于一體。
?創新點2：通過聚乙二醇二丙烯酸酯單體的界面紫外聚合，將PPy-P(NIPAM-ABP)水凝膠膜與聚乙二醇二丙烯酸酯-纖維素納米纖維(PEGDA- cnf)復合水凝膠膜結合，制備了具有超快和復雜變形的魯棒雙水凝膠驅動器。
?創新點3：目前已經實現了幾種具有高強力(可抓取自重100倍)、速度快(折疊1285.71°/s)、復雜變形可精確編程的光響應仿生驅動裝置。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139373
4、東華大學莫秀梅教授等人Compos. Part B Eng. ( IF 11.322) ：一種用于皮膚傷口愈合的多功能納米纖維增強光交聯水凝膠
?背景：水凝膠由于其固有的高含水量和高流動性，被廣泛應用于創面敷料，可防止創面脫水，增加肉芽的形成。含納米纖維的水凝膠具有納米纖維和水凝膠的優點，能更好地模擬天然ECM的結構，是一種新型的支架材料。
?方法：東華大學莫秀梅教授團隊制備了明膠-甲基丙烯酰酯(GelMA)、巰基乙酸修飾的殼聚糖(TCS)和3-丁烯-1-胺(BA)修飾的聚己內酯納米纖維(PCLPBA)，并通過光交聯制備了GTP水凝膠。
?創新點1：在所有水凝膠中，GTP4水凝膠在紫外線照射下具有快速的液-凝膠轉變，良好的抗菌效果和抗氧化性能，3D可打印性。
?創新點2：此外，NIH 3T3細胞增殖良好，并侵入GTP4水凝膠。GTP4水凝膠應用于皮膚全層缺損后，血管生成、上皮再生和創面愈合均有增強作用。
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110294
5、安徽工程大學鳳權&江南大學魏取福Compos. Part B Eng.( IF 11.322)：高強度、超拉伸、抗凍和高靈敏度應變傳感器
?挑戰：基于離子導電水凝膠的應變傳感器因其固有的生物相容性、柔韌性和柔軟特性而受到高度評價。然而，同時實現優異的機械性能、離子電導率和低溫耐受性仍然是一個巨大的挑戰。
?方法：安徽工程大學鳳權教授&江南大學魏取福教授合作將聚丙烯酰胺接枝明膠(PAM/GE)水凝膠與聚氨酯(PU)電紡纖維膜在甘油-水二元溶劑體系中簡單結合，制備了一種新型纖維增強有機水凝膠。
?創新點1：該纖維增強有機水凝膠具有良好的綜合性能，包括優異的機械性能(應力高達3.09 MPa，應變高達614%)，冷凍耐受性(-40?C)和高離子導電(1.51 S m-1)，歸因于PU電紡纖維膜和PAM/GE水凝膠的協同作用。
?創新點2：當用作可穿戴式應變傳感器時，制備的纖維增強有機水凝膠對人體運動的檢測顯示出良好的靈敏度、穩定性和可重復性。
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110116
6、上海交通大學谷國迎教授等人Adv. Mater. (IF 32.086)：超低遲滯、高可拉伸性導電聚合物水凝膠應變傳感器
?挑戰：基于導電水凝膠的應變傳感器，通常受限于較高遲滯性或較低可拉伸性，難以在具有較大形變的實際應用條件中提供可靠的應變傳感功能。因此，如何設計同時具有高可拉伸性和低遲滯性的導電水凝膠應變傳感器，仍是該領域的關鍵挑戰。
?方法：上海交大谷國迎教授和江西科技師大盧寶陽教授團隊合作將PEDOT:PSS納米纖維重分散于水溶液并與PVA溶液充分混合后，通過DIW 3D打印工藝制備成型，并在后續的凍融循環中強化PEDOT晶區和PVA晶區的物理交聯，形成穩定的微相半分離網絡。
?創新點1：該水凝膠應變傳感器具有超寬的應變檢測范圍（0.05%-300%），且同時實現了超低遲滯性（<1.5%）。傳感器靈敏度GF值為4.07，線性度R2為0.98，可覆蓋通用檢測場景的需求。
?創新點2：此外，傳感器在不同拉伸狀態的周期載荷下都具有穩定的響應能力。經歷了2000圈大應變（100%）的循環加載實驗后，仍保持魯棒的電學性能和低遲滯性，且不易受非拉伸方向的壓力和扭轉形變干擾。
https://doi.org/10.1002/adma.202203650
7、青島大學吳韶華教授 Appl. Mater. Today(IF 8.663)：取向納米纖維圖案和負載草藥復合水凝膠構建的新型雙層敷料貼片，可加速糖尿病創面愈合
?挑戰：糖尿病潰瘍等不同病理生理性潰瘍引起的慢性創面的臨床治療仍然是一個瓶頸。盡管已經設計和開發了許多方法，但由于慢性難愈合傷口的病理微環境復雜，再生能力有限，其治療效果無法滿足醫療需求。
?方法：青島大學吳韶華教授團隊設計了一種由一層靜電紡絲甲基丙烯酸明膠（MeGel）/聚L-乳酸（PLLA）徑向取向納米纖維墊（RNMs）和一層丹參-葛根復合物（SRHC）負載MeGel水凝膠構成的新型雙層多功能敷料貼片，以促進糖尿病傷口的閉合和愈合。
?創新點1：首次采用創新型靜電紡絲法制備MeGel/PLLA RNMs，與傳統靜電紡MeGel/PLLA不規則取向納米纖維墊（HNMs）和MeGel/PLLA單軸取向納米纖維墊（UNMs）相比，所制備的徑向取向納米纖維墊可有效引導人真皮成纖維細胞（HDFs）的遷移并促進其增殖。
?創新點2：使用負載不同濃度SRHC的MeGel水凝膠前體在MeGel/PLLA RNMs上生成水凝膠層，從而制備出一系列具有綜合多功能特性的雙層傷口敷料貼片。所有帶有或不帶有SRHC的雙層傷口敷料貼片均顯示出優異的止血性能。
?創新點3：負載10%SRHC的雙層敷料貼片通過有效減少炎癥、促進血管形成以及毛囊再生，顯著加快了糖尿病傷口的高質量再生和愈合。具體而言，10%SRHC負載雙層敷料貼片在術后第18天呈現出97.4±2.8%的高愈合面積。
https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101542
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