网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

再度科普:最近超火的水凝胶是什么?

0
分享至

最近科研界有一种特别火的就是水凝胶了,什么是水凝胶呢?水凝胶hydrogel,以水为分散介质的凝胶,水凝胶是由亲水性聚合物链彼此交联而形成的三维网络。它可以充分吸水而不溶于水,自身显著溶胀的同时仍保持其原有的三维结构。

相关词语:亲水凝胶骨架制剂 水凝胶纳米给药系统 智能水凝胶

水凝胶有多种分类方式。根据材料来源,可分为天然水凝胶(如透明质酸、胶原蛋白、海藻酸钠等)和人工合成水凝胶(如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等),人体的许多组织(如肌肉、角膜、血管等)都可以归为天然水凝胶。根据交联方式,可分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶。前者由静电作用、氢键作用等交联而成,当外界条件改变时又可转回溶液状态,是可逆的;后者由化学键构建起三维网络,结构稳定,是永久不变的。根据环境响应情况,可分为传统水凝胶和智能水凝胶。后者可根据外界环境的刺激(如温度、pH、酶、磁场等)表现出不同的溶胀行为;前者则不具备这种能力。

水凝胶含有大量的水(可达90%),质地柔软,物理性质与生物组织类似,具有优异的生物相容性,同时其力学性质可调,是一类优秀的生物材料,在实际应用中已用作补齿材料、涂覆材料等。


智能水凝胶具有的环境响应特性,使其能够广泛应用于组织工程、给药体系、柔性传感器等领域中。在组织工程中,特定的细胞需要在合适的支架上培养为相应的器官,水凝胶的三维结构与许多组织的细胞外基质类似,因此是一种理想的支架材料。在给药体系中,智能水凝胶可用于药物缓释和定点释放,水凝胶可控的多孔结构使其能够轻松搭载多种药物,迁移运动至特定部位,受到pH、酶等环境刺激后产生不同的溶胀响应,从而以不同的速率释放药物。


水凝胶,一个应用非常广泛的领域,研究的深度非常值得去挖掘,水凝胶生物医学领域具有代表性的研究成果进行筛选,选出了5个具体例子,一起学习下吧。

Nature Materials

合成水凝胶促进广泛的类器官形态发生

洛桑联邦理工学院Matthias P. Lutolf等人设计了一种基于两种不同多臂PEG大分子单体交联的混合网络架构:一种是共价的,通过迈克尔加成,另一种是可逆的,通过三重氢键相互作用,并利用合成水凝胶促进广泛的类器官形态发生。


与传统的合成水凝胶相比,该混合应力松弛凝胶能够适应组织扩张和发育过程中发生的机械变化,而不受不可逆网络退化的影响。并且证明了此类水凝胶可以用于3D 类器官培养。设想这种动态凝胶将允许更精确的环境控制,以支持改进的类器官生长和形态发生。

Chrisnandy, A., Blondel,D., Rezakhani, S. et al. Synthetic dynamic hydrogels promotedegradation-independent in vitro organogenesis. Nat. Mater. (2021).https://doi.org/10.1038/s41563-021-01136-7

Nature Materials

高度可压缩的玻璃状超分子聚合物网络

英国剑桥大学Oren A. Scherman教授等人开发了一种果冻状材料,可以承受相当于大象站在上面的重量,并完全恢复到原来的形状,即使它有 80% 是水。材料的非水部分是聚合物网络,通过控制材料机械性能的可逆开/关相互作用保持在一起。

研究人员报道了具有缓慢、可调的解离动力学(kd>10 s−1)的非共价交联剂。所得到的玻璃状超分子网络的压缩强度高达100 MPa,即使在 12 次压缩和松弛循环中以 93% 的应变压缩时也不会断裂。值得注意的是,这些网络表现出快速的室温自恢复(<120 s),这可能有助于高性能软材料的设计。

Huang, Z., Chen, X., O’Neill, S.J.K. et al. Highly compressible glass-like supramolecular polymer networks. Nat. Mater. (2021).

DOI:10.1038/s41563-021-01124-x

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01124-x

Nature BME

纳米银水凝胶,调节菌群增强免疫治疗

武汉大学张先正、孙志军等人报道了一种基于银纳米颗粒(AgNP)的水凝胶通过调节口腔微生物群来增强免疫治疗。


证明AgNPs可允许消化链球菌增殖,同时抑制竞争细菌的生长。在 OSCC 小鼠模型中,含 AgNP 的水凝胶 Agel 可持续粘附在口腔上并调节口腔微生物群。在补充消化链球菌后,该水凝胶对消化链球菌水平低的 OSCC 小鼠产生了显着的治疗效果。

Zheng, DW., Deng, WW., Song, WF. et al. Biomaterial-mediated modulation of oral microbiota synergizes with PD-1 blockade in mice with oral squamous cell carcinoma. Nat Biomed Eng (2021). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00807-9

JACS

用DNA水凝胶,造一个水杯

天津大学仰大勇教授报道了一种由天然DNA和生物质衍生的离聚体制成的可持续生物塑料,并称其为DNA塑料。


研究人员提出了一种完全不同的冷冻干燥工艺,将物理交联的DNA水凝胶转化为可持续的DNA塑料,这是一种相对低能耗的工艺。可持续性涉及DNA塑料的生产、使用和报废选择的方方面面:i)原料来自生物可再生资源;ii)水处理战略是环保的,不涉及高能耗、有机溶剂的使用和副产品的生产;iii)实现可回收和非破坏性的使用,以显著延长塑料的使用寿命;iv)废塑料的处理遵循两种绿色路线,包括废塑料的回收和酶引发的可控降解。所开发的DNA塑料可以“水焊”形成任意设计的产品,如塑料杯

Jinpeng Han, et al, Sustainable Bioplastic Made from Biomass DNA and Ionomers, J. Am. Chem. Soc., 2021DOI: 10.1021/jacs.1c08888https://doi.org/10.1021/jacs.1c08888

Biomaterials

凝胶疫苗,何时释放最优?

近年来,一些可注射、基于支架的癌症疫苗被开发出来,其可以招募和激活宿主树突状细胞(DCs)并产生有效的抗肿瘤反应。然而,对于基于支架的癌症疫苗来说,递送佐剂(特别是常用的胞嘧啶磷酸二酯鸟嘌呤寡核苷酸(CpG-ODN))的最佳时机在目前仍然是未知的。


鉴于此,哈佛大学David J. Mooney发现在最佳时机释放CpG-ODN能够增强免疫反应,并基于此设计了一个冷冻凝胶疫苗系统,其对于CpG-ODN的释放可以由超声进行触发。

来源:Labs科技汇

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
调查发现:血糖最怕的早餐,面条排第4,第1名很多人天天都在吃

调查发现:血糖最怕的早餐,面条排第4,第1名很多人天天都在吃

全球军事记
2026-08-23 16:46:48
全红婵近照变化太大了,熬过了最难的发育关,小姑娘彻底长开了,模样跟以前判若两人

全红婵近照变化太大了,熬过了最难的发育关,小姑娘彻底长开了,模样跟以前判若两人

In风尚
2026-08-22 06:04:58
砸神像,睡坟地,结阴婚,“反迷信”网红张树林,如今怎么样了?

砸神像,睡坟地,结阴婚,“反迷信”网红张树林,如今怎么样了?

皮皮电影
2026-08-23 10:20:22
冯远征40岁后悔丁克,48岁妻子检查说能生,他做了一个决定

冯远征40岁后悔丁克,48岁妻子检查说能生,他做了一个决定

乡野小珥
2026-08-23 03:06:30
大校晋升少将,到底有多难?

大校晋升少将,到底有多难?

袁老师说历史
2026-08-23 16:50:35
用嘴舔勺子、穿衣暴露在人前晃,没分寸感的她来《中餐厅》干嘛?

用嘴舔勺子、穿衣暴露在人前晃,没分寸感的她来《中餐厅》干嘛?

寒士之言本尊
2026-08-22 23:08:24
《重器》今晚大结局,众星发文告别,黄景瑜言简意赅,姜珮瑶好美

《重器》今晚大结局,众星发文告别,黄景瑜言简意赅,姜珮瑶好美

娱君坠星河
2026-08-23 17:53:24
知名骑师韩伟杰坠马身亡,年仅27岁,入行十年赢过超一千场马头!

知名骑师韩伟杰坠马身亡,年仅27岁,入行十年赢过超一千场马头!

手工制作阿歼
2026-08-22 17:14:30
黄晓明陈冠希同框,旁边32岁陈梦却成全场最佳:不医美不打针,运动员的气血感赢麻了

黄晓明陈冠希同框,旁边32岁陈梦却成全场最佳:不医美不打针,运动员的气血感赢麻了

阿废冷眼观察所
2026-08-22 15:35:59
新首相决定对中国赔钱那一刻,全世界都看懂了:不能对华继续天真

新首相决定对中国赔钱那一刻,全世界都看懂了:不能对华继续天真

比利
2026-08-06 11:11:07
刚刚!光谷超级芯片巨头IPO来了!

刚刚!光谷超级芯片巨头IPO来了!

大楚生活圈
2026-08-23 21:07:12
演都不演了,美国恐要赖账,中方运回102吨黄金,最大接盘国出现

演都不演了,美国恐要赖账,中方运回102吨黄金,最大接盘国出现

墨兰史书
2026-08-23 04:15:05
8场4球2助攻!取代王钰栋成中超“新希望”,18岁入选国足或稳了

8场4球2助攻!取代王钰栋成中超“新希望”,18岁入选国足或稳了

篮球圈里的那些事
2026-08-23 20:03:05
LV起诉风波再反转!法院发声,荒谬一幕出现,原来我们都被骗了?

LV起诉风波再反转!法院发声,荒谬一幕出现,原来我们都被骗了?

北海史记
2026-08-23 16:30:11
中东,见识到中国的厉害!

中东,见识到中国的厉害!

戎评
2026-08-23 21:05:12
67岁许家印正式入狱服刑!没有特殊照顾只有从严监管:基本不会减刑

67岁许家印正式入狱服刑!没有特殊照顾只有从严监管:基本不会减刑

小蜜情感说
2026-08-21 10:56:51
方正证券:建议逢低布局 继续关注三方面配置机会

方正证券:建议逢低布局 继续关注三方面配置机会

财联社
2026-08-23 18:03:15
弟弟:我才是真的唐时达!户口:那你第二年的身份从哪冒出来的?

弟弟:我才是真的唐时达!户口:那你第二年的身份从哪冒出来的?

辉哥说动漫
2026-08-23 05:30:42
官宣,全红婵上任,体育局任命,亮相新岗位

官宣,全红婵上任,体育局任命,亮相新岗位

泥说体育
2026-08-20 20:07:00
河北涿鹿县交通事故致1人死亡,官方通报

河北涿鹿县交通事故致1人死亡,官方通报

界面新闻
2026-08-23 08:11:06
2026-08-23 21:35:00
水凝胶科学
水凝胶科学
报道学术、高校、科研、教育
2588文章数 2810关注度
往期回顾 全部

科技要闻

“英伟达发通知:涨价15%以上”

头条要闻

三姐弟太饿报警求助警察上门做饭 曾联系家人无法赶回

头条要闻

三姐弟太饿报警求助警察上门做饭 曾联系家人无法赶回

体育要闻

46岁小罗复出,为什么选了一支意丙球队?

娱乐要闻

王传君的舞台,藏着与乔任梁的过往

财经要闻

加拿大宣布“全额对等报复”美国新关税

汽车要闻

华为乾崑全栈赋能/更倾向城市出行 猛士X700车展首秀

态度原创

数码
手机
旅游
公开课
军事航空

数码要闻

小米超旗舰充电宝P25通过3C认证,支持250W多口输出

手机要闻

OPPO售后升级“智慧服务屏”:同步刷新检测进度,报价透明

旅游要闻

不游名山不追权贵,明代旅行家落脚大理,把寻常烟火写进传世典籍

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

美国批准向韩出售导弹 此前特朗普称与金正恩关系良好

无障碍浏览 进入关怀版