生物軟組織中的水凝膠往往具有復(fù)雜且精細的結(jié)構(gòu)，并展現(xiàn)出非凡的物理及化學(xué)性能，使得部分生物體能夠在嚴苛環(huán)境中存活。開發(fā)能夠媲美生物水凝膠的合成水凝膠，對那些耐用性要求較高的應(yīng)用具有廣闊前景。然而，傳統(tǒng)的人造水凝膠容易受到周圍環(huán)境影響，難以在苛刻條件下使用。除非經(jīng)過精細的結(jié)構(gòu)設(shè)計或特殊的制備方法，合成水凝膠通常展現(xiàn)出遠遜色于生物水凝膠的綜合性能。為克服這些局限性，近年來研究人員開始借鑒生物水凝膠的卓越特性，通過多種仿生科技開發(fā)出能夠適應(yīng)苛刻使用條件的合成水凝膠。
相關(guān)內(nèi)容以“Bioinspired hydrogels thriving in harsh conditions: Where soft materials conquer hard challenges”發(fā)表于Progress in Materials Science,通訊作者分別為國科大溫研院陳強研究員，四川大學(xué)冉蓉教授及崔為副研究員。
總結(jié)：存在于眾多生物體中的天然水凝膠具有精妙的設(shè)計和組裝方式，使其具有卓越的耐用性和適應(yīng)性。雖然合成水凝膠的歷史遠不及天然水凝膠悠久，但在過去幾十年里，通過采用先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計、創(chuàng)新的工程方法以及前沿的化學(xué)技術(shù)，研究者們對合成水凝膠針對惡劣使用條件的定制改造已取得了顯著進展。這些成果極大地拓寬了合成水凝膠的應(yīng)用范圍，涵蓋了包括生物醫(yī)學(xué)場景和工業(yè)環(huán)境在內(nèi)的各種苛刻條件。該綜述系統(tǒng)總結(jié)了研究者們縮小合成水凝膠與天然水凝膠之間差距的各項努力，并特別關(guān)注它們在適應(yīng)惡劣條件方面的能力。通過揭示生物體在抵御惡劣條件時所展現(xiàn)的智慧，將天然水凝膠的卓越適應(yīng)性歸納為四個關(guān)鍵方面：機械強韌性、環(huán)境耐受性、動態(tài)結(jié)構(gòu)以及工程化界面。通過對自然界在設(shè)計天然水凝膠的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和工程技術(shù)方面策略的審視，重點展示了在嚴苛條件下實現(xiàn)合成水凝膠穩(wěn)定性和適應(yīng)性的最新進展。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101459
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