弹性体是一类重要的材料,广泛应用于生物医学、航空航天、交通运输等诸多领域,并在再生医学、软机器人和可拉伸电子等新兴领域发挥越来越重要的作用。2020年全球弹性体的消费量高达2700万吨。除了进一步增强弹性体的传统性能,人们也希望赋予弹性体各种新功能,以满足新兴需求,拓宽弹性体应用范围。
东华大学材料科学与工程学院和纤维材料改性国家重点实验室游正伟教授团队长期专注于生物医用弹性体研究,近日应邀在美国化学会著名综述期刊《Accounts of Chemical Research》发表题为“Hybrid Cross-Linking to Construct Functional Elastomers”的综述论文,系统地介绍了该团队近年来建立新型杂化交联策略,构建功能生物医用弹性体的系列工作。游正伟教授团队博士毕业生张璐之为第一作者、生物与医学工程学院陈硕副教授为共同作者,游正伟教授为通讯作者。
杂化交联弹性体及其应用
交联是弹性体的基本结构特征。传统弹性体通常由单一类型交联结构构成,其功能性有限且不便调节。受到蛋白质中多种交联结构协同的启发,该团队采用杂化交联策略来构建弹性体。综合运用多种非共价相互作用(例如氢键、金属配位键、离子相互作用和链折叠)和动态共价键(例如二硫键、肟氨酯键和脲键),通过调节交联的类型、比例和分布来调控弹性体的性能,赋予其良好加工性、仿生力学特性和自修复能力等。进而结合分子修饰和材料复合等方法,赋予弹性体良好的生物活性和导电性。探索了新型功能弹性体在组织修复、生物电子、软体机器人等多领域的应用。该综述从多重交联、拓扑设计、化学耦合、多重网络四大方面总结了该团队近年来建立的杂化交联策略,包括它们的设计、制备、性能和多样化应用。最后作者讨论了该领域的挑战和发展趋势。该综述有望为弹性体和相关材料的设计、构建和应用提供参考。
杂化交联弹性体设计策略示意图:多重交联、拓扑设计、化学耦合、多重网络
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