pH 响应锰配位羧甲基壳聚糖水凝胶 CMCS-DK6 缓释农药促进水稻分蘖并抑制根寄生杂草
基于独脚金内酯(SL)抑制剂 KK094 设计 32 个吲哚衍生物,其中 DK6 活性最优,并制成 pH 响应锰配位羧甲基壳聚糖水凝胶 CMCS-DK6,在碱性条件下缓释。
基于独脚金内酯(SL)抑制剂 KK094 设计 32 个吲哚衍生物,其中 DK6 活性最优,并制成 pH 响应锰配位羧甲基壳聚糖水凝胶 CMCS-DK6,在碱性条件下缓释。
研究报道了一种水诱导拓扑离子凝胶(WTI),在丙烯酸/丙烯酰胺/[BMIM]Cl/H2O 体系中通过竞争性氢键调控,使刚性聚合物与离子液体缔合减弱,从聚集簇转变为动态自适应拓扑网络,从而提升弹性回复并降低能量耗散。
推荐理由:原文给出水诱导拓扑离子凝胶的氢键调控机制与压缩、滞后、电导率数据,可据此判断其在动态压力传感中的适用性。
该综述提出水系锌离子电池(AZIBs)多功能水凝胶电解质的跨尺度设计框架,涵盖结构基础、多尺度调控策略与器件级应用。归纳了九类代表性调控策略,包括溶剂化调控、氢键重构、分级交联、有序传输通道、空间异质结构和动态双网络设计,并梳理了其在可穿戴电子、多功能集成器件及生理环境兼容生物电子中的应用。
研究报道了一种环境自适应不对称双层水凝胶(PAS // PNIPAM/MXene),将可编程机械驱动、界面润滑与原位状态感知耦合起来。
推荐理由:原文给出不对称双层水凝胶的结构设计与24 s脱冰、−15 °C保持柔性的对应关系,可据此判断这类软界面在动态防冰中的可用区间。
研究者开发了一种可注射储臭氧水凝胶 O3@F@OHC,将全氟聚合物 PFAM 共价引入氧化透明质酸与羧甲基壳聚糖的 Schiff 碱交联网络,通过 capture-and-lock 机制实现稳定臭氧负载与超过 48 h 的持续释放。
推荐理由:原文给出臭氧负载与48 h缓释的对应关系,读者可据此判断这种储臭氧水凝胶在关节腔治疗中的可行性。
研究团队开发了 p(AM-co-AA)/壳聚糖(CS)互穿网络水凝胶,以木质素纳米颗粒和三元超分子离子液体增强,在室温下通过氧化还原引发聚合与动态亚胺交联制备,兼具氢键与金属-配体配位作用。
推荐理由:原文给出该互穿网络水凝胶的压缩强度、自修复时间与压力检测范围,可据此判断其在宽压域传感中的适用区间。
研究开发了基于鸟苷四链体(GQ)的动态水凝胶基质,可在温和水相条件下制备,具有改善的稳定性、处于生理范围内的可调力学性能、纤维状多孔微结构、离子电导率和细胞相容性。作者通过多种技术表征了驱动凝胶化的 GQ 自组装过程,该基质支持多种细胞类型在 2D 和 3D 条件下培养,并展示出可注射性与可打印性,适用于制造软医疗器械。研究结果拓展了 GQ 水凝胶在细胞培养与体外组织模型技术中的应用潜力。
推荐理由:针对现有 GQ 水凝胶易崩解、力学可调范围窄的问题,给出温和制备与性能调控路径。
研究提出在动态共价化学中引入热力学不对称,使网络定义键在材料成型后被替换而非仅发生键交换。在腙与肟的组合中,作者在水相条件下实现接近定量的腙到肟交换,动力学模型显示该交换由水解路径主导并具有非平凡的浓度依赖。用功能性烷氧基胺处理预成型的腙水凝胶,可在不破坏网络的前提下实现拓扑、力学与功能的重编程。
推荐理由:原文给出腙与肟之间的热力学不对称交换路径及动力学模型,读者可据此判断水凝胶合成后重构的可行条件。
研究开发了一种由硫辛酸(TA)、Fe³⁺ 与 MnO₂@DA 纳米酶协同集成的多功能超分子水凝胶 TF-MOD,用于糖尿病创面治疗。TA 基动态二硫网络赋予其可注射性、组织粘附与可控降解,Fe³⁺ 配位通过金属-配体相互作用提升力学稳定性;流变、搭接剪切与可注射性测试显示该网络兼具稳定性与动态性,并具有自修复能力。
推荐理由:原文给出 TF-MOD 水凝胶的组分设计与多项定量指标,可据此判断其在糖尿病创面敷料中的功能集成程度。
研究者通过连续化学共聚与物理共模塑制备了含聚咪唑鎓(PIM)、己二酸二酰肼(ADH)和小分子离子液体(IL;BMIM:TFSI)的聚氨酯基可修复离子凝胶PIM/ADH/IL n @PU(n=0.1–0.6)。
推荐理由:原文给出PIM/ADH/IL@PU离子凝胶的拉伸强度、断裂伸长率与自修复率,可据此判断其在可穿戴传感中的适用区间。
研究者报道了一种仿生纳米复合水凝胶 QN-S-HG,将中性粒细胞膜包覆的槲皮素纳米粒与 pH 响应释放硫化氢(H2S)的透明质酸网络结合。H2S 供体 S-丙炔基半胱氨酸(SPRC)通过动态 Schiff 碱键共价接枝到水凝胶骨架,在创面酸性环境中触发释放以促进血管生成;无交联剂、氢键交联的透明质酸网络赋予其可注射、自修复和组织粘附性能。
推荐理由:材料把中性粒细胞膜仿生纳米粒与 pH 响应 H2S 供体整合进水凝胶,读者可了解糖尿病创面多靶点治疗的构建思路。
一种包裹咪唑立宾的ROS响应温敏水凝胶可在眼表原位凝胶化并形成粘蛋白粘附涂层,实现可控药物释放。体外实验中该制剂通过清除ROS、上调抗氧化因子缓解细胞氧化应激,保护线粒体功能、减少凋亡并调节巨噬细胞极化。体内局部给药可显著缓解干眼临床体征、抑制眼表炎症并逆转结膜杯状细胞丢失,且生物安全性良好。
研究团队开发了一种仿生多层异质吸湿(MHH)膜,将蒸汽捕获与液体储存解耦,灵感来自白骨壤叶片的盐管理策略,由可接触空气的纳米纤维界面与刷状水凝胶储层组成。干燥过程中氯化锂(LiCl)在纳米纤维层富集,遇湿空气快速发生界面潮解,盐溶液随后转入下层水凝胶,PEG 侧链通过降低内部扩散阻力促进水传输。
推荐理由:仿生多层吸湿膜把盐富集在纳米纤维界面、水储存在水凝胶层,读者可据此判断快速循环集水的设计思路。
研究用3D生物打印球体构建血脑肿瘤屏障(BBTB)模型,评估抗癌药物穿透性及其对胶质母细胞瘤(GBM)的作用。球体中周细胞与人GBM细胞系U-87MG出现明显胞质混合,血管内皮层表达紧密连接蛋白ZO-1、occludin、claudin-5及ABC转运体P-gp,构成旁细胞运输屏障。
推荐理由:用3D生物打印血脑肿瘤屏障球体原位评估抗癌药穿透性,为胶质母细胞瘤药物筛选提供可复现的体外模型。
研究团队以再生丝素蛋白、酪胺改性 CMC 和 MXene-纤维素纳米纤维纳米片经酶促动态交联,制备出可注射、聚合物诱导自增强的压电水凝胶。其动态双网络在 5 天内逐步形成 β-sheet 取向与纳米界面有序,压缩模量从约 0.08 MPa 升至约 0.8 MPa,压电输出从 3 mV 升至 60 mV。
推荐理由:原文给出该压电水凝胶在 5 天内压缩模量与压电输出的变化,并追踪到 CaMKII/CREB/P300 表观遗传通路。
研究提出后氧化结合组装限域热解方法,制备B、N共掺杂碳纳米酶,葡萄糖与硼酸参与的组装限域热解形成含B─C键的片状中间模板,使纳米酶具有二维形貌和丰富活性位点。过硫酸铵氧化通过提高─C═O含量、sp2-C晶畴和N掺杂水平,使POD-like活性比对照高至少155.48%、最高310.15%。
研究团队构建了负载 Zn(OTf)₂ 的聚乙烯醇-硼砂(PVA-B)网络水凝胶电解质,离子电导率达 45.77 mS cm⁻¹。PVA-B 骨架形成非均相静电环境,通过低能垒跳跃机制引导 Zn²⁺ 迁移,同时促进 Zn²⁺ 导电固体电解质界面(SEI)生成以加速界面扩散;水凝胶还重构 Zn²⁺ 溶剂化鞘,抑制副反应并降低去溶剂化能垒。
推荐理由:PVA-B 水凝胶电解质给出 45.77 mS cm⁻¹ 离子电导率,并解释体相与界面 Zn²⁺ 传输的级联协同机制。
研究通过 InSnBi 液态金属与 WO3-聚丙烯酰胺水凝胶之间的自发界面氧化还原,构建了无需外加偏压的机械触发式电致变色策略。内置伽伐尼电位驱动接触界面处的电子转移与 Li+ 嵌入,在不向显示层施加外部电压的情况下,460 ms 内达到 77% 的可见颜色饱和度,接近底层压阻传感器 215 ms 的时间尺度。
推荐理由:原文给出无偏压电致变色与压阻传感的时间尺度匹配方案,可了解视觉-触觉双通道界面的集成思路。
一种水凝胶电解质通过破坏四面体氢键网络并多样化局部配位环境,抑制水结晶与寄生析氢,同时调控界面Zn²⁺转移动力学。对称电池稳定超8000 h,全电池循环15000次,并在−30 °C下保持高可逆性。该热力学–动力学耦合策略为极端条件下高性能水系电池设计提供了思路。
研究建立流变学指导方法,用明胶(Gel)/氧化海藻酸钠(OSA)/苯硼酸水凝胶量化加热对网络弹性与粘弹松弛的影响,提出平台模量损失比与归一化复数粘度比两个描述符。明胶浓度控制网络刚性与可变形性,Gel/OSA 比控制热不稳定物理交联与 Gel−OSA 相互作用的平衡,2:1 配比热-力学响应最优。自修复、再加工、粘附与溶胀测试进一步显示多功能性能。
一种由金刚烷基苯氧基-1,2-二氧杂环丁烷修饰的PVA(CL-PVA)与PLA复合、负载普鲁士蓝纳米立方体(PB NCs)的化学发光纳米纤维膜 CL-PVA/PLA@PB NCs,可对细菌分泌的碱性磷酸酶(ALP)产生强化学发光,用于感染伤口处细菌检测与感染状态评估。
研究者用模板辅助共价取代结合微流控制备了偶氮交联海藻酸(SA-Azo)微球,直径116.8 μm、表面电位−60 mV,对英夫利昔单抗的包封率为52.8%,在模拟上消化道液中48 h泄漏低于1%,并保留90%生物活性。
推荐理由:偶氮交联海藻酸微球在模拟上消化道液中泄漏低于1%,并在结肠由菌群偶氮还原酶触发释放,可供口服大分子递送设计参考。
研究用超高分子量 AM/AA/AMPS 共聚物与 Zr4+/PEI 复合交联剂制备了具有层级三重交联的海水基水凝胶,用于超深海洋储层开发。加热时 Zr4+ 先与羧基配位形成离子网络,PEI 随后在高温下与酰胺基化学交联,海水中的 Ca2+/Mg2+ 在持续加热中提供额外离子增强。
推荐理由:原文给出三重交联层级与 AMPS 含量对水解抑制的取舍关系,可据此判断海水基水凝胶在高温高盐下的设计窗口。
研究团队用两步整体共混法制备了含聚乙烯吡咯烷酮、纳米黏土颗粒和水性氨基硅烷的水凝胶基多功能超亲水涂层,模仿鱼体表的多功能性。涂层厚度约470–720 nm,空气中水接触角小于5°,水中二碘甲烷接触角大于170°,在相对湿度超过80%下防雾性能保持6个月以上。
推荐理由:原文给出涂层厚度、接触角与10秒内自修复的对应关系,可据此判断超亲水涂层的耐用性区间。
研究报道了一种仿生异源二聚 A2BB′ 组装策略,基于分子 [an]daisy chain([an]DC)构建出融合超分子与机械互锁结构的杂化高分子网络 DCHPN。
推荐理由:原文提出以异源二聚 A2BB′ 组装把超分子与机械互锁 [an]daisy chain 结合,读者可了解这类杂化网络的动态调控思路。
研究团队开发了用于胃肠道递送氢气的动态释气框架(GRFs),其储氢量比富氢水(HRW)高 20,000 倍,可在酸性胃液中避免突释,并在肠道内实现持续、靶向炎症部位的 H2 释放。
推荐理由:原文给出储氢量、酸性胃液中的释放行为与硼的粪便排出路径,读者可据此判断这类动态框架的递送与安全性设计。
研究报道了一种应变解耦的蛇形异质结构水凝胶电极(SHGE),将激光图案化蛇形几何与细菌纤维素/单宁酸支撑层、导电 MXene/聚乙烯醇水凝胶层叠合,通过界面氢键与拓扑互锁,并借助 NaOH 诱导的 PVA 纳米晶畴抑制裂纹扩展、把形变从传感界面移开。
推荐理由:蛇形异质结构把形变从传感界面解耦,为动态活动下的表皮电生理提供了一条可迁移的抗运动伪影设计路线。
研究者将 PEDOT: PSS 引入羟丙基纤维素(HPC)体系,抑制非相干散射并降低背景色干扰,得到背景无关的结构色。经 UV 交联的 HPC-PEDOT: PSS-PEGDA400 凝胶应变系数为 15.30,兼具可逆力致变色与电机械响应,可响应拉伸和手指弯曲。该凝胶在单一材料中实现双模功能,面向多功能电子皮肤与动态显示。
推荐理由:原文给出 HPC 与 PEDOT: PSS 复合凝胶的应变系数 15.30 及力致变色与电学双模响应,可据此判断其在电子皮肤中的适用性。
基于13项已发表研究的定量数据,该综述提出血管化脑类器官多维质量评估框架(MQAF-VBO),并梳理工程参数与生物学结果之间的关系。文章总结基因工程、生物材料、3D生物打印与器官芯片等策略如何调控血管特化、空间组织、细胞外基质性质与灌流,从而重塑神经血管微环境。
一种可注射、光交联的羧甲基壳聚糖(CMCS)水凝胶 si‐HAX1&Quercetin@Gel 被设计用于术后腔内局部化学-免疫联合治疗。该凝胶局部释放 si‐HAX1 触发内质网应激介导的免疫原性细胞死亡并促进 CRT 表面转位,同时 Quercetin 拮抗 CD47-SIRPα 轴解除巨噬细胞吞噬抑制。
研究团队提出纳米复合增强的离子电子触觉传感器(NeITS),通过疏水 SiO₂ 纳米颗粒增强离子凝胶、抑制几何饱和,并借助压力驱动的界面离子富集提升双电层电容。
推荐理由:该传感器在 500 kPa 线性范围内保持 55.36 kPa⁻¹ 灵敏度,并给出静水预载下的弱力分辨数据,可供水下触觉方案选型参考。
一种由烟草茎衍生的 TEMPO 氧化纤维素纳米纤维(TTOCNFs)、MXene 和聚甲基倍半硅氧烷(PMSQ)构成的三元复合气凝胶压阻传感器,通过跨尺度界面工程与冰模板策略构建蜂窝状骨架,兼具疏水性与高效应力分布。
研究提出一种用于溃疡性结肠炎长期管理的口服微补充剂,可同时清除ROS并抑制中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)形成。该体系将模拟过氧化氢酶的CoAl层状双氢氧化物(LDH)纳米酶与自噬抑制剂氯喹(CQ)插层,并复合多巴胺(DOPA),LDH纳米酶将病理ROS催化转化为氧气,驱动DOPA原位聚合成聚多巴胺(PDA),延长CQ@LDH在结肠的滞留并促进黏膜愈合。
推荐理由:该口服微补充剂把病理ROS转化为原位聚合动力,形成结肠粘附屏障并调控中性粒细胞,为溃疡性结肠炎的日常管理提供了一条可迁移的设计思路。
这篇综述聚焦细菌纤维素(BC)基水凝胶的原位生物合成策略,梳理其制备工艺与内在机理,并建立分子结构、纳米纤维架构、生物相容性、力学性能与水合行为同性能之间的过程-结构-性能框架。文章评估了其在伤口愈合、药物递送、成骨治疗、生物电子传感与心血管修复中的应用,并与传统材料作定量比较,最后讨论标准化表征、可规模化制造、生物安全评价与临床转化方面的挑战。
一种将多孔钛合金与空间定位 β-TCP 模块集成的生物自适应模块化植入体,在兔股骨节段性缺损模型中表现出比多孔钛合金对照更强的骨形成与长入。基于 GelMA 的扩散受限模型显示,β-TCP 相关钙分布存在空间差异,并对应 hBMSC 增殖、粘附、成骨分化及 Wnt/β-catenin 相关信号的位置依赖性变化。组织学显示新生骨优先与含 β-TCP 区域结合,并向邻近多孔钛结构延伸。
一种由聚丙烯酰胺(PAM)、植酸(PA)与 PEDOT:PSS 组成的半互穿网络水凝胶通过一锅法合成,兼具离子-电子双导电机制。该水凝胶断裂伸长率约 2134%、电导率 5.3 S/m,响应时间 160 ms,在 >600% 应变下灵敏度系数达 12,并具长期抗疲劳性能。该传感器可监测人体关节宏观运动,也能捕捉手写笔迹、摩尔斯电码敲击等细微生物力学信号,并实现无线可穿戴人机界面。
研究报道了一种极端水限域策略,将聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸羟丙酯)水凝胶电解质中水的析氧电位提升至2.85 V(相对于Zn/Zn²⁺),远高于约1.58 V的理论值。
推荐理由:原文给出聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸羟丙酯)水凝胶电解质把水的析氧电位提升到2.85 V,并说明其抑制水活性的三重机制。
两种亲水性七嗪基超交联聚合物被开发为水净化吸附剂,兼具丰富羟基、高比表面积和本征亲水性。该材料对芳香族有机微污染物表现出超快吸附动力学、优异吸附容量和良好可回收性,为高效废水处理提供了有前景的平台。
研究团队将同轴挤出与透光毛细管内的原位交联结合,连续制备弹性导电的核壳水凝胶纤维传感器。壳层为甲基丙烯酰化重组人胶原(RHC-MA),导电芯层为触变性纳米黏土与PEDOT:PSS复合物;快速光交联稳定低粘度壳层,纳米黏土网络抑制层间混合并维持核壳结构。
推荐理由:同轴挤出配合透光毛细管内原位交联,为低粘度光交联生物大分子墨水提供了连续制备核壳水凝胶纤维的加工窗口。
以 TEMPO 氧化纤维素纳米纤维(TCNF)与混合连接 β-葡聚糖(MLG)在总固含量 0.4%(w/w)下制备物理交联纳米纤维网络水凝胶,流变学显示类固体粘弹行为,FTIR、WAXS 与 SEM 证实其高孔隙结构。