《Angew》上海大学李文/张夏聪/张阿方: 可压缩性螺旋聚合物水凝胶！

可压缩性螺旋聚合物水凝胶

材料学院仿生与智能高分子国际联合实验室李文/张阿方团队在螺旋聚合物构筑的手性水凝胶方面取得重要进展，研究成果近日发表在国际权威期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》（影响因子16.6）上，论文题目为“Compressible Hydrogels with Stabilized Chirality from Thermoresponsive Helical Dendronized Poly(phenylacetylene)s”。

高分子材料系硕士生沈乐斐及曹玥歆为共同一作。李文教授、张夏聪博士及张阿方教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金项目（22271183，22371179和21971160）资助。

图1、基于树枝化螺旋聚苯乙炔的可压缩性手性水凝胶

总结

螺旋聚合物凝胶不仅兼具水凝胶本身的特性，同时辅以螺旋聚合物的结构特征及手性构象，将成为一类在生物医学应用方面颇具前途的新型手性软物质材料。如何通过结构设计，控制聚合物稳定螺旋构象的同时，实现凝胶性能的有效提升，是该领域亟待突破的关键。而生命体中的肌肉或心脏等器官的高度可压缩性，为支撑其生物功能提供基本保障。因此，制备高度可压缩性的手性水凝胶具有重要学术价值。该团队基于温度敏感特性的树枝化螺旋聚苯乙炔（图1），在不同温度实现了共聚物在不同状态下的交联反应，形成了形貌不一、性能各异的手性水凝胶。其中冷冻条件下制备的水凝胶含有层状的多孔有序形貌，具有出色的机械性能，其储能模量可以高达8 kPa，并具有像海绵一样的高度可压缩性。外力作用下，水凝胶通过脱水塌陷。而去除外力后，水凝胶快速恢复原形。这种可逆压缩形变可以重复50次以上而不会发生明显差异。如近期该团队通过树枝化聚合物侧链之间二聚反应实现聚合物动态螺旋构象的稳定化一样（JACS 2023, 145, 24906），这种通过主链交联反应形成水凝胶的过程，也极大地稳定了聚苯乙炔的螺旋构象，并实现了手性记忆。

来源：上大材料