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最近，天津大学仰大勇教授在《Chemistry of Materials》期刊上独立发表题为Recent Advances in Hydrogels水凝胶最新进展的专题文章，值得所有高分子水凝胶科研人员学习！全文具体如下（链接doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c00188）：
水凝胶是三维 (3D) 交联分子网络，通常是聚合物，能够容纳大量的水。水凝胶的网络是通过共价键或非共价相互作用建立的。非共价相互作用主要包括物理纠缠、氢键、疏水相互作用、超分子相互作用、静电相互作用和配位相互作用。已经广泛探索了一系列天然聚合物（例如，多肽、多糖和 DNA）和合成聚合物（例如，聚丙烯酰胺和聚乙烯醇），以合成具有吸引力的水凝胶。(1-12) 水凝胶的强度、韧性、导电性、抗粘附性、弹性、拉伸性、粘附性、自愈能力和形状记忆能力等理化性质可以很好地调控，以满足各个领域应用的具体要求如组织工程、生物医学、生物传感器和环境工程。值得注意的是，水凝胶在过去几十年中引起了越来越多的关注。本期虚拟期刊汇编了过去两年发表在《材料化学》上的 26 篇关于水凝胶的合成策略、特性和应用的文章。
水凝胶的机械性能对其实际应用至关重要。根据制备工艺和复合材料的不同，已经报道了机械强度从几Pa到几百MPa不等的水凝胶，在不同领域具有应用潜力。(13) 大多数化学连接的水凝胶表现出良好的机械强度和韧性，(6) 双交联网络水凝胶显示出改善的机械性能。(9,11)纳米复合材料形成的超分子网络具有优异的拉伸性和拉伸强度，拓宽了水凝胶在柔性可穿戴传感器中的应用范围。(5,6,14) 水凝胶的机械性能也是使用 3D 打印技术制造设备的关键因素。(7,12) 参考文献 (2,7) 和 (11) 举例说明了使用 3D 打印来塑造具有不同机械强度的水凝胶。(2,7,11)
水凝胶通常分为静态或动态，这取决于它们对外部刺激的反应能力。静态水凝胶通常通过不灵活的共价键交联，在不同条件下都能保持稳定的物理和化学性质。相比之下，动态水凝胶被设计用于响应各种外部刺激，如压力、应变、温度、光、pH、离子和磁场，从而产生吸引人的特性，如自愈、自变形或可编程驱动性能，不会发生灾难性的结构倒塌。例如，参考文献 (15,16) 和(17)中报道的动态共价含席夫碱水凝胶显示出优异的自愈能力，在组织修复中显示出巨大的潜力。(15-17) 参考文献 (6) 表明，通过在水凝胶网络中引入甘油或杂化纳米颗粒，可以获得出色的自愈性能和出色的粘附性。(6) 参考文献 (18)报道了金属-酚类配合物和温度可切换的氢键的引入促进了水凝胶实现可控的可编程转换。(18)受到动态水凝胶吸引人的特性的鼓舞，人们期待更多的努力来扩展动态水凝胶的前沿。
由于其迷人的特性，水凝胶在广泛的应用中得到了应用。特别是水凝胶的富水和 3D 网络结构允许足够的扩散性，并为细胞/组织代谢提供生理模拟环境，从而使其成为药物输送、细胞培养、组织再生等生物医学应用的有希望的平台。（1,5,8,12,16,17,19-23) 参考文献 (8,12,16,19) 和 (20) 表明 Schiff 基水凝胶、硼酸酯交联水凝胶、互穿聚合物网络 (IPN ) 水凝胶和肽水凝胶具有良好的生物相容性，可以很容易地应用于细胞的 3D 封装、培养和移植。(8,12,16,19) 参考文献 (19) 和 (22) 分别举例说明了水凝胶在软骨组织再生和角膜基质缺损愈合中的应用。(19,22) 参考文献(5)和 (17) 显示了粘合水凝胶在加速伤口愈合中的应用。(5,17) 在参考文献(8)中，水凝胶可以牢固地粘附在皮肤上，通过自我收缩促进伤口愈合。(8)在参考文献 (5) 中，具有稳定的机械性能和止血活性的水凝胶被用于组织粘附。(5)参考文献(23)报道了一种具有可注射性和应变/运动传感能力的导电自愈水凝胶，并证明了其在神经再生中的应用。(23)
具有复杂响应能力的智能水凝胶已被广泛用作响应不同刺激信号的传感器。对物理、化学或生化刺激的响应与水凝胶的组成、交联类型和交联程度密切相关。可以很好地调整水凝胶的特性，以满足设计师传感器的特定应用要求。参考文献 (6,7,9,15,23) 和 (24) 展示了不同基于水凝胶的传感器在生物分子、压力、运动、应变、温度、电阻、电容等刺激下的优雅设计。基于生物传感器的生物传感器可以进一步用于柔软、灵活和可穿戴的电子设备中。(6,7,9,13,15,23-25) 在参考文献 (25) 中，基于木质素的水凝胶在机械切换和驱动时实现了 pH 刺激响应。(25) 在参考文献 (13,15) 和 (24) 中，非导电层和导电层形成双水凝胶，作为应变传感器进行了探索。(13,15,24)
可以响应环境刺激产生可逆运动的水凝胶已被用作致动器。显示可编程形状变换的基于水凝胶的致动器有望极大地促进软机器人设备的进步。参考文献 (26)报道了一种含有金属-酚醛复合物的水凝胶，该水凝胶同时实现了优异的机械性能和与肌肉模拟对齐的微纤维的超快驱动，为将智能水凝胶用作软机器提供了机会。(26)参考文献 (2) 和 (25)以可编程方式演示了基于 pH 和湿度控制的水凝胶驱动器。基于水凝胶的致动器的机械性能和响应速度需要进一步改进。(2,25)
参考文献：
1.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c04105
2.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02448
3.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c02577
4.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c04375
5.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c01790
6.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c01595
7.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c01595
8.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c03526
9.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c01589
10.DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04592
11.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02941
12.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c00635
13.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c02781
14.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c03342
15.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02906
16.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c00028
17.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02823
18.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c02639
19.DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04725
20.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c03757
21.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c03726
22.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c01307
23.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c03362
24.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02919
25.DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c01198
26.DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c02312
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