80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索:  
中科院蘭州化物所劉維民院士/王曉龍研究員《Small》:脫水收縮與鹽析協(xié)同結(jié)晶實(shí)現(xiàn)高透強(qiáng)韌濕滑PVA水凝膠
2023-01-05  來(lái)源:高分子科技

  機(jī)械魯棒性的高透濕滑聚乙烯醇(PVA)水凝膠在人造生物軟組織、柔性可穿戴電子產(chǎn)品和植入式生物醫(yī)學(xué)器件中具有廣泛的應(yīng)用。然而,化學(xué)交聯(lián)的PVA水凝膠由于稀疏的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和高含水量機(jī)械強(qiáng)度和抗溶脹性差,而引入納米結(jié)晶域(冷凍澆鑄和冷凍-解凍)的PVA水凝膠雖然機(jī)械性能有所改善但透光性和潤(rùn)滑性能降低。目前,如何設(shè)計(jì)具備機(jī)械魯棒性的高透濕滑PVA水凝膠,實(shí)現(xiàn)高透、強(qiáng)韌和濕滑等性能有機(jī)統(tǒng)一滿足其在生物和工程應(yīng)用中的需求仍是巨大挑戰(zhàn)。


  鑒于此,中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所劉維民院士/王曉龍研究員團(tuán)隊(duì)提出一種新的策略,即脫水收縮誘導(dǎo)的致密化、鹽析誘導(dǎo)的聚集和再水化協(xié)同結(jié)晶,實(shí)現(xiàn)了PVA水凝膠優(yōu)異機(jī)械性能、水潤(rùn)滑性能、抗蛋白粘附、生物相容性和載藥與控釋等多功能集于一體,并隱形眼鏡、可穿戴裝置、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域表現(xiàn)出較大的應(yīng)用潛力。相關(guān)工作以Tough, Transparent, and Slippery PVA Hydrogel Led by Syneresis為題目發(fā)表于Small。


  如圖1所示,利用脫水干燥誘導(dǎo)PVA聚合物鏈致密化以及隨后鹽析效應(yīng)快速誘導(dǎo)的強(qiáng)聚集和結(jié)晶以及再水化策略來(lái)實(shí)現(xiàn)具有高透明度和可調(diào)機(jī)械性能的濕滑PVA水凝膠。在脫水收縮過(guò)程中,聚合物網(wǎng)絡(luò)的致密化為隨后的鹽析誘導(dǎo)的強(qiáng)聚集和結(jié)晶提供了預(yù)堆積的聚合物鏈,從而導(dǎo)致結(jié)晶域的形成。隨后在親液陰離子溶液中通過(guò)相分離進(jìn)一步促進(jìn)PVA鏈的結(jié)晶來(lái)增強(qiáng)結(jié)晶性。2D WAXSSAXS證明濕滑PVA水凝膠存在納米尺寸的結(jié)晶域,其可以作為剛性的高功能交聯(lián)劑來(lái)增強(qiáng)和增韌濕滑的PVA水凝膠(圖2)。 



機(jī)械魯棒性的高透濕滑PVA水凝膠的制備示意圖 



2 濕滑PVA水凝膠的結(jié)構(gòu)表征和力學(xué)性能


  如圖3所示,濕滑PVA水凝膠的機(jī)械性能可以通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物鏈的密度聚集狀態(tài)和結(jié)晶來(lái)輕松調(diào)控(即聚合物濃度、鹽析處理濃度和時(shí)間以及陰離子種類等),調(diào)控范圍包括:機(jī)械強(qiáng)度9.03 ± 1.63~26.72 ± 1.05 MPa彈性模量1.58 ± 0.25~6.66 ± 0.29 MPa, 韌性11.03 ± 2.81~55.21 ± 1.62 MJ m?3)。通過(guò)與各種類型的PVA水凝膠和生物軟組織(皮膚、軟骨以及骨骼肌等)的機(jī)械性能比較得出,濕滑PVA水凝膠具備優(yōu)異拉伸強(qiáng)度的同時(shí),還能具備超高的斷裂能和機(jī)械韌性,優(yōu)于大多數(shù)之前所報(bào)道的PVA水凝膠以及生物組織 


3 濕滑PVA水凝膠機(jī)械性能的廣泛可調(diào)性


  如圖4所示,這種機(jī)械魯棒性的PVA水凝膠具有優(yōu)異的光學(xué)性能(98%的透光性)、高的水含量(52~54%)以及優(yōu)異的潤(rùn)濕性。此外,在水潤(rùn)滑條件下,這種機(jī)械魯棒性的PVA水凝膠的摩擦系數(shù)可低至0.0081,表明這種濕滑PVA水凝膠具有優(yōu)異的水潤(rùn)滑性能。與此同時(shí),濕滑PVA水凝膠在長(zhǎng)時(shí)間的滑動(dòng)摩擦測(cè)試中仍具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能,表明其具有顯著的耐磨性和機(jī)械魯棒性。因此這種柔軟且濕滑的PVA水凝膠在需要水潤(rùn)滑的可穿戴生物醫(yī)學(xué)器械中具有巨大的應(yīng)用潛力。 



4 濕滑PVA水凝膠的透光性、水含量、潤(rùn)濕性以及水潤(rùn)滑性能


  由于濕滑PVA水凝膠具有優(yōu)異的水潤(rùn)滑性能,使得濕滑PVA水凝膠可作為一種生物潤(rùn)滑界面的軟組織接觸材料,如圖5所示,結(jié)合3D打印透明隱形眼鏡模具制造了濕滑PVA水凝膠隱形眼鏡,該濕滑PVA水凝膠隱形眼鏡具有優(yōu)異的生物相容性、抗蛋白粘附性以及載藥和藥物控釋功能。 


5 高透濕滑PVA水凝膠隱形眼鏡的制造、生物相容性和功能性


  相關(guān)研究工作日前以“Tough, Transparent, and Slippery PVA Hydrogel Led by Syneresis”為題在線發(fā)表在《Small》上。文章第一作者為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士生劉德勝,通訊作者為中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所特別研究助理蔣盼博士、王曉龍研究員劉維民院士。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、甘肅省科技廳和中科院等項(xiàng)目的支持。


  文章信息:Desheng Liu, Yufei Cao, Pan Jiang*, Yixian Wang, Yaozhong Lu, Zhongying Ji, Xiaolong Wang*, and Weimin Liu*, Tough, Transparent, and Slippery PVA Hydrogel Led by Syneresis, Small, 2023, 2206819.

  全文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202206819

版權(quán)與免責(zé)聲明:中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章?锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載,請(qǐng)聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請(qǐng)注明出處。
(責(zé)任編輯:xu)
】【打印】【關(guān)閉

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞