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  形狀記憶水凝膠（SMHs）一種可在外界刺激下進(jìn)行臨時(shí)形狀記憶和永久形狀恢復(fù)的刺激響應(yīng)智能高分子材料。SMHs在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但是目前多數(shù)SMHs在力學(xué)性能及響應(yīng)溫度等方面還不能滿足在人體內(nèi)應(yīng)用的需求。制備響應(yīng)溫度接近人體體溫且具有優(yōu)異力學(xué)性能的SMHs是本領(lǐng)域的重要研究方向之一。最近浙江大學(xué)王立教授和俞豪杰副教授課題組采用疏水締合和氫鍵協(xié)同作用的方法制備得到了可在人體溫度下快速響應(yīng)且具有優(yōu)異力學(xué)性能的SMHs。

  研究團(tuán)隊(duì)采用2-苯氧基乙基丙烯酸酯（PEA）為疏水單體、丙烯酰胺（AAm）為親水單體構(gòu)建poly(PEA-co-AAm)水凝膠。PEA攜帶的苯環(huán)可在水環(huán)境下產(chǎn)生強(qiáng)烈的疏水締合作用，該疏水締合作用在形成物理交聯(lián)點(diǎn)的同時(shí)為酰胺氫鍵提供保護(hù)，屏蔽水分子對(duì)酰胺氫鍵的弱化作用，達(dá)到氫鍵增強(qiáng)的目的。

圖1. Poly(PEA-co-AAm)水凝膠的結(jié)構(gòu)及制備

  由疏水締合和氫鍵協(xié)同作用形成的可逆物理交聯(lián)能顯著提高水凝膠的力學(xué)性能。通過改變PEA和AAm單體比例，所制備水凝膠的拉伸強(qiáng)度可高達(dá)5.1 ± 0.16 MPa，同時(shí)具有良好的可拉伸性。此外，該水凝膠還表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)恢復(fù)性能，經(jīng)過拉伸的凝膠在室溫下放置15min后即可恢復(fù)至初始狀態(tài)。當(dāng)PEA含量為60 mol%時(shí)，水凝膠的力學(xué)性能對(duì)溫度具有很高的依賴性，且具有人體溫度響應(yīng)形狀記憶性能。

圖2. Poly(PEA-co-AAm)水凝膠的力學(xué)性能分析

  研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)該方法的普適性進(jìn)行了初步探究，分別采用2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯（PEMA）和丙烯酸芐酯（BzA）替代PEA，所得凝膠均具有良好的力學(xué)性能以及可由人體體溫觸發(fā)的形狀記憶特性。

圖3. PEA含量為60 mol%的Poly(PEA-co-AAm)水凝膠的人體溫度響應(yīng)形狀記憶行為

  以上成果于近期發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上，論文題目為Highly Tough Hydrogels with the Body Temperature-Responsive Shape Memory Effect，第一作者為浙江大學(xué)博士生梁瑞雪，通訊作者為浙江大學(xué)俞豪杰副教授和王立教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.9b14756