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輕工院研究團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》上發(fā)表研究成果
來(lái)源：輕工院通訊員：姜波攝影： 編輯：尹申申審核：襲開(kāi)國(guó),、王志國(guó),、徐勇瀏覽：時(shí)間：2025-01-06
【南林新聞中心訊】近日，我校金永燦教授團(tuán)隊(duì)與武漢大學(xué)陳朝吉教授團(tuán)隊(duì)在一區(qū)TOP期刊《Nature Communications》合作發(fā)表題為“Compressible, anti-fatigue, extreme environment adaptable, and biocompatible supramolecular organohydrogel enabled by lignosulfonate triggered noncovalent network”的研究論文（文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55530-1）,。我校輕工與食品學(xué)院博士生谷一輝為論文第一作者,，武漢大學(xué)徐超博士為共同第一作者。我校金永燦教授,、姜波副教授與武漢大學(xué)陳朝吉教授為本文通訊作者,，我校為第一完成單位。
天然承重材料,，例如肌肉與軟骨,，擁有卓越的力學(xué)特性，包括高強(qiáng)度,、高韌性以及快速恢復(fù)能力等。然而,，在合成材料的研發(fā)進(jìn)程中,，達(dá)成優(yōu)異生物相容性、極端環(huán)境適應(yīng)性與出色力學(xué)性能的協(xié)同統(tǒng)一,，依舊是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù),。本研究運(yùn)用了一種“自下而上”的溶液-界面誘導(dǎo)自組裝策略,，通過(guò)構(gòu)建非共價(jià)鍵合的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，成功研制出由殼聚糖-木質(zhì)素磺酸鹽-明膠構(gòu)成的超分子有機(jī)水凝膠,。
該有機(jī)水凝膠具有優(yōu)異的可壓縮性,、抗疲勞性、極端環(huán)境適應(yīng)性,、生物相容性以及可回收性等特點(diǎn),。木質(zhì)素磺酸鹽所含的磺酸基與羥基，借助界面非共價(jià)鍵相互作用,，在殼聚糖與明膠的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮分子橋梁作用,，有效連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)凝膠遭受拉伸或壓縮時(shí),，這些網(wǎng)絡(luò)能夠高效地耗散機(jī)械能,。此外，乙二醇與水組成的溶劑誘導(dǎo)木質(zhì)素磺酸鹽形成均勻分散的納米顆粒,，進(jìn)一步擴(kuò)充了交聯(lián)位點(diǎn)的數(shù)量,。最終，該有機(jī)水凝膠展現(xiàn)出優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度（54 MPa）與韌性（3.54 MJ/m3）,，相較于純殼聚糖/明膠水凝膠,，分別提升了100倍和70倍。與此同時(shí),，該有機(jī)水凝膠還具備卓越的自恢復(fù)能力與抗疲勞特性,，即使在50%應(yīng)變條件下歷經(jīng)50萬(wàn)次壓縮循環(huán)，該有機(jī)水凝膠依然保持完整,。這種有機(jī)水凝膠在體內(nèi)與體外實(shí)驗(yàn)中均呈現(xiàn)出顯著的生物相容性,，并表現(xiàn)出良好的低溫環(huán)境適應(yīng)性和可回收性。該有機(jī)水凝膠的主要組分均來(lái)源于生物可降解材料,，為綠色,、高性能承重材料的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了一條新的途徑。該研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金,、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
