导语

水凝胶具有生物相容性、生物可降解性、高吸水、等特性，使其在环境工程、柔性传感、电化学等许多领域具有广泛的应用。尤其在生物医学领域，有着潜在的应用前景。但水凝胶材料具有力学性能较低、组织粘附力弱等缺点。纳米纤维的结合可改善不足，提高其性能，拓展水凝胶在更多领域的应用。本期精选7篇关于纳米纤维水凝胶的最新研究论文，供大家了解学习。

1、西安交大王铁军教授&卢同庆教授ACS Appl. Mater. Interfaces( IF10.383)：纳米纤维的可逆排列可增强水凝胶的断裂韧性和抗疲劳性能

挑战：受各向异性结构的启发，研究者开发了许多方法来合成具有媲美生物组织力学性能的水凝胶。但现有的合成方法通常较为复杂，且适用的材料体系有限。

方法：西安交大王铁军教授&卢同庆教授提出了一种简单且通用的设计原则，即通过弹性变形诱导纳米纤维产生可逆排列来增强水凝胶。

创新点1：将棒状纤维素纳米晶体 (CNC) 引入聚丙烯酰胺 (PAAm) 制备了CNC/PAAm纳米复合水凝胶。CNC形成团簇硬相并与PAAm网络相互缠结。CNC/PAAm水凝胶初始为各向同性，加载后变为各向异性，卸载后又能恢复为各向同性。

创新点2：在水凝胶变形过程中，裂纹尖端沿拉伸方向排列的 CNC 簇能够将应力传递到更远端，从而有效地抵抗裂纹扩展。CNC/PAAm水凝胶的断裂韧性可以达到1000 J/m2，疲劳门槛值达到100 J/m2，相比纯PAAm水凝胶提升了一个数量级1,2。

https://doi.org/10.1021/acsami.2c16273

2、浙理工余厚咏教授Nano Research ( IF 10.269 )：导电性纤维素纳米纤维诱导室温可逆性和鲁棒性聚乙烯醇水凝胶用于多功能自愈生物传感器

挑战：聚乙烯醇(PVA)水凝胶因其优异的力学性能和自愈性能，通过添加各种导电物质，被广泛应用于柔性传感器。然而，目前大多数添加到PVA水凝胶传感器中的导电物质制备复杂，成本高，且对环境不友好。

方法：浙理工余厚咏教授团队通过简单的硫酸和水浴热处理成功地制备了导电性纤维素纳米纤维(G-CNF)，并利用PVA和硼砂与甘油和G-CNF动态化学交联获得了功能强大的多功能自修复PGC水凝胶生物传感器。

创新点1：由于PGC水凝胶内部存在导电网络和氢键，制备的PGC水凝胶具有优良的力学性能(应变:950%)、良好的粘附能力、良好的自愈性能和室温可逆性。

创新点2：特别是具有石墨烯结构G-CNF的PGC水凝胶具有对各种信号的快速响应和良好的稳定性，测量因子(GF)值可达1.83，对温度的敏感响应(温度电阻系数(TCR)可达1.9)，可设计为多种生物传感器。

https://doi.org/10.1007/s12274-022-4944-8

3、海南大学马春新&南京林业大学段改改Chem. Eng. J. ( IF 16.744)：静电纺丝开发各向异性光响应水凝胶

挑战：智能水凝胶作为仿生驱动器具有广泛的应用前几，但获得高速和强动力的驱动器仍然具有很大的挑战性。

方法：海南大学马春新研究员&南京林业大学段改改副教授通过在纳米纤维取向的静电纺P(NIPAM-ABP)水凝胶上原位聚合吡咯(PPy)，可得到(PPy)包覆P(NIPAM-ABP)水凝胶。

创新点1：与原P(NIPAM-ABP)水凝胶相比，PPy包覆的P(NIPAM-ABP)水凝胶集高强度增强的机械强度(拉伸强度1.21 ~ 5.12 MPa)和超高光热转换效率于一体。

创新点2：通过聚乙二醇二丙烯酸酯单体的界面紫外聚合，将PPy-P(NIPAM-ABP)水凝胶膜与聚乙二醇二丙烯酸酯-纤维素纳米纤维(PEGDA- cnf)复合水凝胶膜结合，制备了具有超快和复杂变形的鲁棒双水凝胶驱动器。

创新点3：目前已经实现了几种具有高强力(可抓取自重100倍)、速度快(折叠1285.71°/s)、复杂变形可精确编程的光响应仿生驱动装置。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139373

4、东华大学莫秀梅教授等人Compos. Part B Eng. ( IF 11.322) ：一种用于皮肤伤口愈合的多功能纳米纤维增强光交联水凝胶

背景：水凝胶由于其固有的高含水量和高流动性，被广泛应用于创面敷料，可防止创面脱水，增加肉芽的形成。含纳米纤维的水凝胶具有纳米纤维和水凝胶的优点，能更好地模拟天然ECM的结构，是一种新型的支架材料。

方法：东华大学莫秀梅教授团队制备了明胶-甲基丙烯酰酯(GelMA)、巯基乙酸修饰的壳聚糖(TCS)和3-丁烯-1-胺(BA)修饰的聚己内酯纳米纤维(PCLPBA)，并通过光交联制备了GTP水凝胶。

创新点1：在所有水凝胶中，GTP4水凝胶在紫外线照射下具有快速的液-凝胶转变，良好的抗菌效果和抗氧化性能，3D可打印性。

创新点2：此外，NIH 3T3细胞增殖良好，并侵入GTP4水凝胶。GTP4水凝胶应用于皮肤全层缺损后，血管生成、上皮再生和创面愈合均有增强作用。

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110294

5、安徽工程大学凤权&江南大学魏取福Compos. Part B Eng.( IF 11.322)：高强度、超拉伸、抗冻和高灵敏度应变传感器

挑战：基于离子导电水凝胶的应变传感器因其固有的生物相容性、柔韧性和柔软特性而受到高度评价。然而，同时实现优异的机械性能、离子电导率和低温耐受性仍然是一个巨大的挑战。

方法：安徽工程大学凤权教授&江南大学魏取福教授合作将聚丙烯酰胺接枝明胶(PAM/GE)水凝胶与聚氨酯(PU)电纺纤维膜在甘油-水二元溶剂体系中简单结合，制备了一种新型纤维增强有机水凝胶。

创新点1：该纤维增强有机水凝胶具有良好的综合性能，包括优异的机械性能(应力高达3.09 MPa，应变高达614%)，冷冻耐受性(-40C)和高离子导电(1.51 S m-1)，归因于PU电纺纤维膜和PAM/GE水凝胶的协同作用。

创新点2：当用作可穿戴式应变传感器时，制备的纤维增强有机水凝胶对人体运动的检测显示出良好的灵敏度、稳定性和可重复性。

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110116

6、上海交通大学谷国迎教授等人Adv. Mater. (IF 32.086)：超低迟滞、高可拉伸性导电聚合物水凝胶应变传感器

挑战：基于导电水凝胶的应变传感器，通常受限于较高迟滞性或较低可拉伸性，难以在具有较大形变的实际应用条件中提供可靠的应变传感功能。因此，如何设计同时具有高可拉伸性和低迟滞性的导电水凝胶应变传感器，仍是该领域的关键挑战。

方法：上海交大谷国迎教授和江西科技师大卢宝阳教授团队合作将PEDOT:PSS纳米纤维重分散于水溶液并与PVA溶液充分混合后，通过DIW 3D打印工艺制备成型，并在后续的冻融循环中强化PEDOT晶区和PVA晶区的物理交联，形成稳定的微相半分离网络。

创新点1：该水凝胶应变传感器具有超宽的应变检测范围（0.05%-300%），且同时实现了超低迟滞性（<1.5%）。传感器灵敏度GF值为4.07，线性度R2为0.98，可覆盖通用检测场景的需求。

创新点2：此外，传感器在不同拉伸状态的周期载荷下都具有稳定的响应能力。经历了2000圈大应变（100%）的循环加载实验后，仍保持鲁棒的电学性能和低迟滞性，且不易受非拉伸方向的压力和扭转形变干扰。

https://doi.org/10.1002/adma.202203650

7、青岛大学吴韶华教授 Appl. Mater. Today(IF 8.663)：取向纳米纤维图案和负载草药复合水凝胶构建的新型双层敷料贴片，可加速糖尿病创面愈合

挑战：糖尿病溃疡等不同病理生理性溃疡引起的慢性创面的临床治疗仍然是一个瓶颈。尽管已经设计和开发了许多方法，但由于慢性难愈合伤口的病理微环境复杂，再生能力有限，其治疗效果无法满足医疗需求。

方法：青岛大学吴韶华教授团队设计了一种由一层静电纺丝甲基丙烯酸明胶（MeGel）/聚L-乳酸（PLLA）径向取向纳米纤维垫（RNMs）和一层丹参-葛根复合物（SRHC）负载MeGel水凝胶构成的新型双层多功能敷料贴片，以促进糖尿病伤口的闭合和愈合。

创新点1：首次采用创新型静电纺丝法制备MeGel/PLLA RNMs，与传统静电纺MeGel/PLLA不规则取向纳米纤维垫（HNMs）和MeGel/PLLA单轴取向纳米纤维垫（UNMs）相比，所制备的径向取向纳米纤维垫可有效引导人真皮成纤维细胞（HDFs）的迁移并促进其增殖。

创新点2：使用负载不同浓度SRHC的MeGel水凝胶前体在MeGel/PLLA RNMs上生成水凝胶层，从而制备出一系列具有综合多功能特性的双层伤口敷料贴片。所有带有或不带有SRHC的双层伤口敷料贴片均显示出优异的止血性能。

创新点3：负载10%SRHC的双层敷料贴片通过有效减少炎症、促进血管形成以及毛囊再生，显著加快了糖尿病伤口的高质量再生和愈合。具体而言，10%SRHC负载双层敷料贴片在术后第18天呈现出97.4±2.8%的高愈合面积。

文章链接：http://www.espun.cn/News/Detail/48623

文章来源：易丝帮 http://www.espun.cn/