中科院蘇州納米所張珽團(tuán)隊(duì)在期刊Nano-Micro Letters上發(fā)表了最新研究成果“生物組織啟發(fā)的超軟、超薄、力學(xué)增強(qiáng)的電紡纖維復(fù)合凝膠用于柔性生物電子”。中科院蘇州納米所為第一署名單位，高強(qiáng)博士后為論文第一作者，通訊作者為張珽研究員。該研究開發(fā)了一種新策略，通過將電紡纖維網(wǎng)絡(luò)嵌入水凝膠中從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)具有超薄結(jié)構(gòu)和優(yōu)異力學(xué)性能的復(fù)合水凝膠薄膜（ 5 μm）的構(gòu)建。纖維復(fù)合水凝膠提供了廣泛的可調(diào)模量（從 ~ 5 kPa 到幾十 MPa），這與大多數(shù)生物組織和器官的模量相匹配。超薄的結(jié)構(gòu)和超柔軟特性使電紡纖維復(fù)合水凝膠能夠無縫附著在各種粗糙表面上，是構(gòu)建貼附型生物電子器件的理想材料。 研究者通過將電紡纖維網(wǎng)絡(luò)包埋于水凝膠，開發(fā)了一種制備超軟、超薄、力學(xué)增強(qiáng)復(fù)合水凝膠的新策略，實(shí)現(xiàn)對不同粗糙物體表面的緊密共形貼附。該工作為超薄柔性生物電子提供新穎的設(shè)計(jì)和構(gòu)建思路。

　　據(jù)中科院合肥物質(zhì)研究院官網(wǎng)介紹，中科院合肥物質(zhì)院固體所高分子與復(fù)合材料研究部田興友和張獻(xiàn)研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合鄭州大學(xué)楊艷宇副教授等，利用鎵銦合金（ EGaIn）引發(fā)聚合，并作為柔性填料，構(gòu)建了一種可用于人機(jī)交互和紅外偽裝的超拉伸、自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。研究人員利用鎵銦合金（ EGaIn）引發(fā)聚合，同時(shí)作為柔性填料，構(gòu)建了一種超拉伸和自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。剛性的 PVA微晶網(wǎng)絡(luò)和韌性的 P(AAm-co-SMA)疏水網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用，以及聚合物網(wǎng)絡(luò)之間的離子配位和氫鍵（多重物理交聯(lián)），賦予了 LM水凝膠優(yōu)異的超拉伸性（ 2000%）、韌性（ 3.00 MJ/ m3）、抗缺口性和自愈性（室溫 24 h愈合效率大于 99%）。LM水凝膠表現(xiàn)出敏感的應(yīng)變感應(yīng)行為，可用于人機(jī)互動以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動識別和健康監(jiān)測。另外由于 EGaIn具有良好的光熱效應(yīng)和低紅外發(fā)射率， LM水凝膠在紅外偽裝方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在 Materials Horizons 上。

　　麻省理工學(xué)院Xuanhe Zhao, Hyunwoo Yuk,江西科技師范大學(xué)Baoyang Lu等人報(bào)告了一種雙連續(xù)導(dǎo)電聚合物水凝膠（BC-CPH）。作者提出的這種雙連續(xù)導(dǎo)電聚合物水凝膠解決了導(dǎo)電水凝膠的難題，BC-CPH為類組織生物電子界面提供了一種很有前途的材料。在BC-CPH的獨(dú)特優(yōu)勢下，作者通過3D打印制備了單片全水凝膠生物電子界面，能夠長期高效地進(jìn)行電生理刺激，并在大鼠模型中記錄多種組織和器官。這項(xiàng)工作可能為水凝膠生物電子學(xué)提供一個多功能的工具和平臺，不僅可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器和生物系統(tǒng)之間更好和更快速的電接口，還可以在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用BC-CPH，加快生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展。研究成果以“3D printable high-performance conducting polymer hydrogel for all-hydrogel bioelectronic interfaces”為題發(fā)表在Nature Materials上。

　　中科院理化所王樹濤/時(shí)連鑫團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種具有分形親水微通道的自泵油水凝膠，可以快速移除過量滲出液，效率比純水凝膠提高約30倍，并有效地促進(jìn)燒燙傷創(chuàng)面愈合。該研究提出了一種動態(tài)乳化過程輔助的乳液界面聚合方法，借助亞穩(wěn)態(tài)乳化動態(tài)過程，制備了具有分形結(jié)構(gòu)的自泵油水凝膠敷料。在大鼠燒燙傷創(chuàng)面模型中，分形自泵油水凝膠敷料可顯著促進(jìn)真皮、血管、毛囊再生，相比商用敷料TegadermTM，新生毛囊數(shù)目提高約13.5倍，新生血管數(shù)目提高約6.6倍，新生線%。該研究為設(shè)計(jì)高性能燒燙傷功能敷料提供了新思路，近日以題為“A Rapid Self-pumping Organohydrogel Dressing with Hydrophilic Fractal Microchannels to Promote Burn Wound Healing”的論文發(fā)表在《Advanced Materials》上。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所蘭晉澤博士為第一作者，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所王樹濤研究員和時(shí)連鑫副研究員為通訊作者，研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的資助支持。

　　據(jù)中科院官網(wǎng)介紹，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所孫周通帶領(lǐng)的生物催化研究中心團(tuán)隊(duì)，與清華大學(xué)化學(xué)工程系王玉軍團(tuán)隊(duì)合作，開發(fā)了可行的酶固定化策略。該策略利用三氮唑類化合物和金屬離子的協(xié)同橋接，誘導(dǎo)形成多孔的酶組裝水凝膠，提高了酶催化活性和穩(wěn)定性。水凝膠固定化后的醇脫氫酶對酮底物的催化還原效率是游離酶的6.3倍，在循環(huán)使用12個周期后仍具有較高的催化活性，且保持較高的立體選擇性，證實(shí)了它的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。進(jìn)一步，該研究通過冷凍電鏡解析了水凝膠固定化酶近原子分辨率（2.1埃）的復(fù)合體結(jié)構(gòu)，闡明了水凝膠形成的可能機(jī)制，揭示了三氮唑類化合物和金屬離子在水凝膠形成過程中的重要作用，并結(jié)合計(jì)算模擬解析了固定化酶提高催化活性和穩(wěn)定性的分子機(jī)制。該研究策略簡單易操作，可為工業(yè)酶固定化應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐指導(dǎo)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Communications上。

　　據(jù)北大官網(wǎng)報(bào)道，北大深圳研究生院新材料學(xué)院孟鴻課題組在內(nèi)鹽型DMAPS水凝膠中加入了一種綠色溶劑——丙酮縮甘油（solketal），在較寬的濕度范圍下，solketal水凝膠的水含量和機(jī)械性能穩(wěn)定性方面優(yōu)于最常用的溶劑——甘油。此外，得益于solketal的存在，一種疏水性的低聚物液體（PPG）可以被引入，以進(jìn)一步改變水凝膠的特性。所得的水凝膠在濕度為30%至90%RH和溫度為-20至40°C的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了約2000%的斷裂應(yīng)變，并具有良好的自愈性。利用水凝膠中的兩性離子基團(tuán)和穩(wěn)定的水含量，優(yōu)化后的水凝膠被用作電介質(zhì)層來構(gòu)建一個離子型壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)了無泄漏離子、高靈敏度（1100kPa-1）、廣泛的濕度和溫度適用性。研究人員通過將水凝膠基底與S）漿料相結(jié)合，得到寬濕度的可愈合和可拉伸電極，并將高性能的電極和電介質(zhì)層整合在一起，開發(fā)了一個全器件可愈合的高靈敏度傳感器。該研究在國際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表題為“Wide Humidity Range Applicable, Anti-Freezing and Healable Zwitterionic Hydrogels for Ion-Leakage-Free Iontronic Sensors”的研究論文。

　　西南交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院（生物醫(yī)學(xué)工程研究院）魯雄教授、謝超鳴研究員團(tuán)隊(duì)和西華大學(xué)姜麗麗副教授基于仿貽貝機(jī)理，利用聚多巴胺（PDA）介導(dǎo)導(dǎo)電高分子PEDOT在ZIF-71表面自組裝，制備了一種具有親水性、導(dǎo)電性和氧化還原活性的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒。并將該納米顆粒作為填料摻雜進(jìn)聚丙烯酰胺（PAM）網(wǎng)絡(luò)中，制備了具有生物粘附性、柔性的導(dǎo)電/PAM水凝膠。一方面，PDA修飾的ZIF-71（PZIF-71）可以作為核心模板為PEDOT的組裝提供大量的活性位點(diǎn)；另一方面，導(dǎo)電外殼PEDOT可以做為電荷收集器提升的電子轉(zhuǎn)移能力。PEDOT和PZIF-71協(xié)同增加納米顆粒的導(dǎo)電性和電化學(xué)性能。此外，由于納米顆粒中兒茶酚基團(tuán)的存在，制備的水凝膠具有良好的粘附性和生物相容性�；�于以上優(yōu)點(diǎn)，該水凝膠不僅可以作為用于電生理信號測量的生物電極，還可以用來組裝可提供電刺激治療的超級電容器。該研究成果以“Bioadhesive and electroactive hydrogels for flexible bioelectronics and supercapacitors enabled by a redox-active core–shell system”為題發(fā)表于《Materials Horizons》。