導語
近期，“水凝膠”頻繁登頂各大國際期刊。它是一種極為親水的三維網絡結合凝膠。因其具有良好的生物相容性、可拉伸性、高離子電導率等優點，水凝膠成為科研界的“明星材料”。在水凝膠里加點納米纖維，會顯著改善水凝膠的性能。本期精選了東華大學朱美芳院士、香港大學徐立之教授、東華大學丁彬教授和蘭州大學王凱榮教授發表的4篇“含納米纖維的水凝膠”最新成果，供大家了解。
1、東華大學朱美芳院士團隊Adv. Sci.( IF 17.521 )：機械強度高、抗凍和離子導電的有機水凝膠
?挑戰：導電性水凝膠作為柔性電子材料的候選材料，近年來得到了迅速的發展。然而，低離子導電性、有限的機械性能和抗凍性不足極大地限制了它們在柔性和可穿戴電子產品中的應用。
?方法：東華大學朱美芳院士團隊葉長懷/聞瑾采用溶液鑄造和3D打印方法制備了具有優異抗凍性的芳綸納米纖維(ANF)增強聚乙烯醇(PVA)有機水凝膠，其中含有二甲基亞砜(DMSO)/H2O混合溶劑。
?創新點1：有機水凝膠具有較高的拉伸強度和韌性，這是由于體系中ANFs和DMSO的協同作用，促進了PVA分子之間的結晶和分子間氫鍵相互作用，以及ANFs和PVA之間的相互作用。
?創新點2：有機水凝膠還表現出超高的離子電導率，在?50至60°C時范圍為1.1至34.3 S m?1。基于這些優異的材料性能，制備了有機水凝膠應變傳感器和固態鋅空氣電池(ZABs)，它們具有廣泛的工作溫度范圍。
?創新點2：ZABs不僅在?30°C條件下表現出高比容量(262 mAh/g)和超長循環壽命(355次，118 h)，而且在各種變形狀態下也能正常工作，在軟機器人和可穿戴電子產品中顯示出巨大的應用潛力。
https://doi.org/10.1002/advs.202206591
2、香港大學徐立之教授團隊Sci. Adv.( IF 14.957 )：多功能仿肌腱水凝膠
?挑戰：加入來自纖維素或合成聚合物的束狀纖維可使水凝膠復合材料具有較高的剛度。然而，如何控制硬纖維與軟基質之間的相互作用來模擬承重軟組織中的微觀結構相互作用是一項挑戰。
?方法：香港大學徐立之教授團隊報道了由芳綸納米纖維復合材料各向異性組裝而成的多功能仿肌腱水凝膠。
?創新點1：這些各向異性復合水凝膠 (ACH) 中的硬納米纖維和軟聚乙烯醇模擬了肌腱中對齊的膠原纖維和蛋白聚糖之間的結構相互作用。
?創新點2：該水凝膠具有約 1.1 GPa 的高模量、約72 MPa的強度和7333 J/m2的斷裂韌性，以及許多與天然肌腱相匹配的附加特性，這是以前的合成水凝膠無法實現的。
?創新點3：ACHs表面被生物活性分子功能化，為附著細胞的形態、表型和其他行為的調節提供生物物理線索。此外，軟生物電子元件可以集成在ACHs上，實現各種生理參數的原位傳感。
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade6973
3、蘭州大學王凱榮教授等人Nano Today ( IF 18.962 )：一種可注射的天然肽水凝膠，具有強大的抗菌活性和良好的傷口愈合促進作用
?挑戰：傷口，特別是耐藥菌感染的難治性傷口，嚴重威脅著患者的健康。抗菌肽(AMPs)作為天然免疫系統可防御微生物入侵，在感染性創面治療中具有巨大潛力。然而，AMP促進創面愈合的作用因其停留時間短，且能迅速被組織蛋白酶從創面滲出液中降解而受到嚴重限制。
?方法：蘭州大學王凱榮教授/閻文錦教授利用自組裝Jelleine-1納米纖維在PBS中物理交聯形成了Jelleine-1水凝膠，該過程中不需要任何其他化學交聯劑。
?創新點1：Jellleine -1水凝膠具有良好的注射性能和抗菌活性。水凝膠在MRSA感染的小鼠燒傷創面模型中顯示出極大的促進創面愈合的潛力。
?創新點2：本研究將為耐藥菌感染的傷口提供一種無抗生素的固有抗菌水凝膠敷料，拓寬抗菌肽的應用，為抗菌水凝膠的設計提供一種替代方法。
https://doi.org/10.1016/j.nantod.2023.101801
4、東華大學丁彬教授等人Biomater. Sci.( IF 7.590 )：原位形成具有高度分散的短纖維的雙交聯水凝膠，用于治療不規則傷口
?挑戰：原位形成的可注射水凝膠在治療不規則傷口方面具有很大的潛力。然而，它們的實際應用受到凝膠時間長、力學性能差以及缺乏天然的細胞外基質結構的阻礙。
?方法：東華大學丁彬教授和李曉然教授以將分布均勻的氨基改性電紡聚乳酸-羥基乙酸短纖維引入明膠甲基丙烯酸酯/氧化葡聚糖(GM/ODex)水凝膠中。與含有 PLGA 纖維的水凝膠中的纖維聚集結構相比，含有 APLGA 纖維的水凝膠具有均勻的多孔結構。
?創新點1：高度分散的APLGA短纖維與水凝膠之間形成了動態席夫堿鍵，從而加速了水凝膠的溶膠-凝膠相變。此外，結合uv輔助交聯，雙交聯水凝膠的凝膠時間可達90 s。
?創新點2：加入APLGA短纖維作為填料，形成雙交聯網絡，提高了水凝膠的力學性能。此外，纖維-水凝膠復合材料表現出良好的注射性、良好的生物相容性和改善的細胞浸潤。
?創新點3：此外，纖維-水凝膠復合材料表現出良好的注射性、良好的生物相容性和改善的細胞浸潤。體內評價表明，GM/ODex-APLGA水凝膠成功地填充了全層缺損，促進了創面愈合。這項工作為不規則傷口的治療提供了一個有前途的解決方案。
https://doi.org/10.1039/D2BM01891H
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