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清華大學楊振忠/梁福鑫團隊 ACS Nano：基于Janus顆粒構筑相變有機水凝膠
2022-06-17  來源：高分子科技

  雙相有機水凝膠是將有機相封裝在水凝膠網絡中，內部的有機相可以賦予雙相有機水凝膠多種功能，例如軟體機器人、傳感器、組織工程和生物醫(yī)學。為了在水凝膠網絡中引入有機相，需使用大量的傳統(tǒng)表面活性劑以避免有機相發(fā)生聚集。因此利用雙親性Janus顆粒穩(wěn)定雙相水凝膠，進而開發(fā)其高強度、傳熱、傳質的功能至關重要。


圖1 雙相水凝膠治療示意圖及其微觀結構


  近期，清華大學楊振忠/梁福鑫團隊提出了一種多功能雙相水凝膠制造策略，在Janus粒子的作用下將相變微膠囊穩(wěn)定結合在雙網絡（DN）水凝膠中。雙親性的Janus 顆粒由于較低的表面張力和較高的界面屏障，有效地穩(wěn)定乳液并在水-油界面組裝成單層結構。Janus 粒子通過共價鍵合作用將有機相和雙網絡結構之間穩(wěn)定結合，更重要的是粒子之間的空隙增強了相界面之間的傳質。此外，DN水凝膠是通過動態(tài)交聯網絡實現的，賦予有機水凝膠可注射性和自愈性能。相變微膠囊為雙相水凝膠提供了溫度響應機械性能和溫度程序形狀記憶性能。通過相變微膠囊的熔融結晶過程潛熱儲存雙相水凝膠可實現溫度治療。同時，相變微膠囊中負載的抗菌藥物可以通過膠囊熔融后的相界面進行釋放用于抗菌消炎可作為理想的敷料。這項工作打破了傳統(tǒng)表面活性劑穩(wěn)定有機相制備雙相水凝膠的策略，并利用相界面和Janus顆粒之間縫隙的傳熱傳質實現了熱響應藥物遞送，為制備多功能雙相水凝膠提供了新的思路。該工作以Temperature-Sensitive Anti-Inflammatory Organohydrogels Containing Janus Particle Stabilized Phase-Change Microinclusions為題發(fā)表在《ACS Nano》上。清華大學博士后桂豪冠博士（現就職于常州大學）和遼寧大學楊甜甜博士為論文共同一作。該研究得到了國家自然科學基金委的支持。 


圖2：雙相水凝膠的制備示意圖


 圖3：使用Janus粒子穩(wěn)定有機相


 圖4：雙相有機水凝膠的形態(tài)


 圖5：使用雙相有機水凝膠進行溫度治療


 圖6：使用雙相有機水凝膠溫度觸發(fā)抗菌


  該工作是團隊近期關于Janus顆粒合成及其界面行為相關研究的最新進展之一。Janus顆粒的外形結構、親疏水性差異和表面化學活性等等都能影響其在表界面處的吸附組裝，為此團隊對Janus顆粒進行系統(tǒng)的探索包括目的性設計和調控，使其在表界面處有序排列，實現功能性超材料的構筑（J. Colloid Interface Sci., 2022, 618, 496-506; Chem. Mater., 2022, 34(8), 3806-3818; ACS Macro Lett., 2022, 11(5), 657-662; Macromol. Rapid Commun., 2022: e2200157; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13(21), 25392; Mater. Today Energy, 2021, 20, 100702）。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.2c03940

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（責任編輯：xu）
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