水凝膠

近年來，柔性智能傳感器的發(fā)展迅猛，在可穿戴設備、智能器件和人工智能領域逐漸發(fā)揮著越來越重要的作用。與基于彈性體的智能傳感器不同，利用生物相容性極佳的水凝膠材料本身具有一定的潛在優(yōu)勢，但對于實際的應用，諸如電子皮膚、健康監(jiān)測器和人機界面來說仍具挑戰(zhàn)。具體來說，高含水量的水凝膠，一方面，提供獨特和優(yōu)良的仿生和生物相容性；另一方面，也使得小尺度壓力引起的運動/變形無法快速、有效地轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。在開發(fā)高靈敏度水凝膠應變傳感器的過程中，我們通常需要考慮以下三點： 1）高拉伸性和優(yōu)異的導電性，使傳感…

還認為水凝膠“吹彈可破”嗎？帶你領略“防彈”水凝膠的魅力 水凝膠基柔性材料已廣泛應用于人工智能、可穿戴設備、軟物質(zhì)機器人、電子器件等領域，而如何保證其在沖擊作用下維持其結(jié)構(gòu)與性能的穩(wěn)定性是待解決的一大難題。貝殼珍珠層結(jié)構(gòu)由文石晶體與有機基質(zhì)交錯排列而成，呈現(xiàn)出規(guī)整有序的”磚墻”式結(jié)構(gòu)，具備極高的強度和韌性。 陳詠梅課題組采用紫外引發(fā)自由基聚合的方法設計了一種新穎的基于珍珠層仿生結(jié)構(gòu)的高強度抗穿刺氯化鋰/聚乙烯醇/聚丙烯酸水凝膠（LiCl-PVA/PAA）。經(jīng)由紫外引發(fā)聚合…

具有異質(zhì)性和動態(tài)性的賦予細胞支架已被認為是用于細胞培養(yǎng)的下一代生物模擬支架的關鍵要素。在自然界中，組織和器官中的細胞嵌入細胞外基質(zhì)（ECM）中，這是影響細胞組織和功能的生化和生物物理線索的異質(zhì)動態(tài)組合。在人工細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中重現(xiàn)這種異質(zhì)性和動態(tài)性有助于時空控制細胞行為，這對于基礎細胞生物學研究，組織工程，再生醫(yī)學和藥物開發(fā)等非常有價值。在過去的十年中，已經(jīng)做出了許多努力來創(chuàng)建具有可重新配置機制的人造細胞支架。具有時空可控機械性能的水凝膠被開發(fā)為智能基質(zhì)，可用于仿生培養(yǎng)系統(tǒng)以精確控制細胞行為。然而，…

設計各向異性的體系結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)豐富的特性和功能以模擬人造材料中生物學的進化多樣性。液晶（LC）同時兼具晶體的結(jié)構(gòu)有序性及流體的可加工性特征，使得可調(diào)控取向有序的液晶雜化（LCH）水凝膠成為了重要的柔軟材料。通過將取向的LC納米粒子添加到各向同性的聚合物基體中，可以將所得的LCH水凝膠轉(zhuǎn)化為具有LC位置序的各向異性彈性體。微觀各向異性結(jié)構(gòu)的引入為材料提供了宏觀的各向異性性能，從而實現(xiàn)“編程”水凝膠，使之能夠滿足復雜的機械要求并實現(xiàn)特定功能。由于LCH水凝膠在多個方面的可調(diào)控性能，已展現(xiàn)出各種應用，包…

隨著技術的進步以及人們生活水平的提高，人類的平均壽命在不斷提升。然而不可避免的，DNA等遺傳物質(zhì)在復制和修復過程中不斷累積的錯誤最終導致了癌癥的發(fā)生。惡性腫瘤仍是現(xiàn)階段危害人類生存及健康的首要因素，且缺乏行之有效的治療手段。其中，手術治療是當前應用最廣的針對實體腫瘤的治療辦法，除了較高的手術風險，還會造成臨近臟器的功能損害。非手術治療，如放療或化療，風險相對較低。但輻射引起的炎癥等副作用使許多患者無法忍受。 最近，中國科學院長春應用化學研究所稀土國重室王帆副研究員與同濟大學附屬肺科醫(yī)院楊洋教授合…

尋求可持續(xù)、低成本的能源已成為全球深入研究的重點領域，對現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展至關重要。人們對燃料電池和電解水等新型能源產(chǎn)業(yè)技術具有極大的期望，而這些技術的性能很大程度上依賴于電化學轉(zhuǎn)換過程——通過斷裂或形成化學鍵來產(chǎn)生和儲存化學能的電化學反應。然而這些能源轉(zhuǎn)化過程受限于電催化的低效率和低耐久性。凝膠材料，得益于其分級多孔結(jié)構(gòu)、成分和結(jié)構(gòu)的易調(diào)節(jié)性以及易于功能化，為先進能源技術提供了巨大應用前景。基于可控組成和功能的凝膠材料的研究進展使凝膠電催化劑有可能突破現(xiàn)有材料的限制，以提高電化學儲能器件的性…

免疫療法在治療晚期或轉(zhuǎn)移性腫瘤患者方面具有巨大的前景，但僅針對免疫刺激性腫瘤患者。其中，腫瘤微環(huán)境（TME）是腫瘤細胞和腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）相互作用的主要位置。因此，腫瘤對免疫療法的反應性至少部分取決于TME免疫表型。 研究表明，激活STING（一種胞質(zhì)銜接蛋白，響應內(nèi)/外源性胞質(zhì)核酸配體）信號通路會強烈刺激TME中的先天性和適應性免疫反應。此外，激活腫瘤細胞中STING途徑可導致自然殺傷（NK）細胞滲透到腫瘤中，引發(fā)抗腫瘤反應。 然而，需要新穎的方法以最小的免疫副作用增強腫瘤對環(huán)狀二核…

增材制造（3D打印）技術以數(shù)字模型設計為基礎，通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將材料按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，實現(xiàn)復雜及可定制化結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。由于3D打印結(jié)構(gòu)是靜止的，缺乏功能性及自適應能力，因此在智能結(jié)構(gòu)及器件應用上存在諸多限制。 自2013年4D打印概念被首次提出后，4D打印技術受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注。4D打印技術是在3D打印技術基礎上引入了時間作為第四個維度，實現(xiàn)了3D打印結(jié)構(gòu)在外界刺激（如熱、電、磁、光，濕度等）下，其形狀、性能和功能隨著時間發(fā)生特定的轉(zhuǎn)變。4D打印技術的成型…

水凝膠是近年最為火熱的生物材料之一。它們具有化學和結(jié)構(gòu)上的多功能性，使其可以在包括組織工程，藥物遞送和細胞培養(yǎng)廣泛使用。水凝膠的形成是溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變過程，并且可以通過設計不同的觸發(fā)因素來引發(fā)，這些觸發(fā)因素可以精確控制水凝膠化動力學和水凝膠結(jié)構(gòu)。所選的水凝膠引發(fā)劑和化學性質(zhì)可能對目標應用的成功實現(xiàn)產(chǎn)生深遠影響。 近日，帝國理工學院研究人員詳細概述了一些觸發(fā)水凝膠形成的可用方法，并描述了每種方法的機理，優(yōu)點和局限性，并基于它們是直接引發(fā)凝膠作用（本征凝膠作用）還是通過從中間組分釋放凝膠引發(fā)劑（間接凝…

導電水凝膠通常是通過將導電納米材料或本征導電高分子摻入到水凝膠骨架中來制備的。然而，導電納米材料，如石墨烯，碳納米管(CNT)或銀納米線等，具有在水凝膠形成過程中容易團聚的缺點，這種團聚阻礙了導電通路的形成。 因此，基于導電納米材料的復合水凝膠通常具有較差的導電性。傳統(tǒng)的導電水凝膠通常組織粘附性差可能導致不穩(wěn)定的電信號檢測和高的界面電阻，同時該類水凝膠組織親和性也有待提高。 因此，制備同時具有粘附性、導電性、韌性和生物相容性好的導電水聚合物基水凝膠仍然是其在生物醫(yī)學工程應用的研究難點和重點。 受…