导语

近期，“水凝胶”频繁登顶各大国际期刊。它是一种极为亲水的三维网络结合凝胶。因其具有良好的生物相容性、可拉伸性、高离子电导率等优点，水凝胶成为科研界的“明星材料”。在水凝胶里加点纳米纤维，会显著改善水凝胶的性能。本期精选了东华大学朱美芳院士、香港大学徐立之教授、东华大学丁彬教授和兰州大学王凯荣教授发表的4篇“含纳米纤维的水凝胶”最新成果，供大家了解。

1、东华大学朱美芳院士团队Adv. Sci.( IF 17.521 )：机械强度高、抗冻和离子导电的有机水凝胶

➣挑战：导电性水凝胶作为柔性电子材料的候选材料，近年来得到了迅速的发展。然而，低离子导电性、有限的机械性能和抗冻性不足极大地限制了它们在柔性和可穿戴电子产品中的应用。

➣方法：东华大学朱美芳院士团队叶长怀/闻瑾采用溶液铸造和3D打印方法制备了具有优异抗冻性的芳纶纳米纤维(ANF)增强聚乙烯醇(PVA)有机水凝胶，其中含有二甲基亚砜(DMSO)/H2O混合溶剂。

➣创新点1：有机水凝胶具有较高的拉伸强度和韧性，这是由于体系中ANFs和DMSO的协同作用，促进了PVA分子之间的结晶和分子间氢键相互作用，以及ANFs和PVA之间的相互作用。

➣创新点2：有机水凝胶还表现出超高的离子电导率，在−50至60°C时范围为1.1至34.3 S m−1。基于这些优异的材料性能，制备了有机水凝胶应变传感器和固态锌空气电池(ZABs)，它们具有广泛的工作温度范围。

➣创新点2：ZABs不仅在−30°C条件下表现出高比容量(262 mAh/g)和超长循环寿命(355次，118 h)，而且在各种变形状态下也能正常工作，在软机器人和可穿戴电子产品中显示出巨大的应用潜力。

https://doi.org/10.1002/advs.202206591

2、香港大学徐立之教授团队Sci. Adv.( IF 14.957 )：多功能仿肌腱水凝胶

➣挑战：加入来自纤维素或合成聚合物的束状纤维可使水凝胶复合材料具有较高的刚度。然而，如何控制硬纤维与软基质之间的相互作用来模拟承重软组织中的微观结构相互作用是一项挑战。

➣方法：香港大学徐立之教授团队报道了由芳纶纳米纤维复合材料各向异性组装而成的多功能仿肌腱水凝胶。

➣创新点1：这些各向异性复合水凝胶 (ACH) 中的硬纳米纤维和软聚乙烯醇模拟了肌腱中对齐的胶原纤维和蛋白聚糖之间的结构相互作用。

➣创新点2：该水凝胶具有约 1.1 GPa 的高模量、约72 MPa的强度和7333 J/m2的断裂韧性，以及许多与天然肌腱相匹配的附加特性，这是以前的合成水凝胶无法实现的。

➣创新点3：ACHs表面被生物活性分子功能化，为附着细胞的形态、表型和其他行为的调节提供生物物理线索。此外，软生物电子元件可以集成在ACHs上，实现各种生理参数的原位传感。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade6973

3、兰州大学王凯荣教授等人Nano Today ( IF 18.962 )：一种可注射的天然肽水凝胶，具有强大的抗菌活性和良好的伤口愈合促进作用

➣挑战：伤口，特别是耐药菌感染的难治性伤口，严重威胁着患者的健康。抗菌肽(AMPs)作为天然免疫系统可防御微生物入侵，在感染性创面治疗中具有巨大潜力。然而，AMP促进创面愈合的作用因其停留时间短，且能迅速被组织蛋白酶从创面渗出液中降解而受到严重限制。

➣方法：兰州大学王凯荣教授/阎文锦教授利用自组装Jelleine-1纳米纤维在PBS中物理交联形成了Jelleine-1水凝胶，该过程中不需要任何其他化学交联剂。

➣创新点1：Jellleine -1水凝胶具有良好的注射性能和抗菌活性。水凝胶在MRSA感染的小鼠烧伤创面模型中显示出极大的促进创面愈合的潜力。

➣创新点2：本研究将为耐药菌感染的伤口提供一种无抗生素的固有抗菌水凝胶敷料，拓宽抗菌肽的应用，为抗菌水凝胶的设计提供一种替代方法。

https://doi.org/10.1016/j.nantod.2023.101801

4、东华大学丁彬教授等人Biomater. Sci.( IF 7.590 )：原位形成具有高度分散的短纤维的双交联水凝胶，用于治疗不规则伤口

➣挑战：原位形成的可注射水凝胶在治疗不规则伤口方面具有很大的潜力。然而，它们的实际应用受到凝胶时间长、力学性能差以及缺乏天然的细胞外基质结构的阻碍。

➣方法：东华大学丁彬教授和李晓然教授以将分布均匀的氨基改性电纺聚乳酸-羟基乙酸短纤维引入明胶甲基丙烯酸酯/氧化葡聚糖(GM/ODex)水凝胶中。与含有 PLGA 纤维的水凝胶中的纤维聚集结构相比，含有 APLGA 纤维的水凝胶具有均匀的多孔结构。

➣创新点1：高度分散的APLGA短纤维与水凝胶之间形成了动态席夫碱键，从而加速了水凝胶的溶胶-凝胶相变。此外，结合uv辅助交联，双交联水凝胶的凝胶时间可达90 s。

➣创新点2：加入APLGA短纤维作为填料，形成双交联网络，提高了水凝胶的力学性能。此外，纤维-水凝胶复合材料表现出良好的注射性、良好的生物相容性和改善的细胞浸润。

➣创新点3：此外，纤维-水凝胶复合材料表现出良好的注射性、良好的生物相容性和改善的细胞浸润。体内评价表明，GM/ODex-APLGA水凝胶成功地填充了全层缺损，促进了创面愈合。这项工作为不规则伤口的治疗提供了一个有前途的解决方案。

https://doi.org/10.1039/D2BM01891H