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材料工程學院魯娜研究員在智能水凝膠制備及生物分析應用方面取得進展

時間:2020-03-19瀏覽:2049來源:研究生處、材料工程學院作者:

我校材料工程學院魯娜研究員指導2017級研究生張佳星,以氧化石墨烯納米片(GO)、聚乙烯醇鏈(PVA)和G-四螺旋/血紅素(G4/H)納米纖維為原料,通過簡單易行的分子自組裝策略,制備了三維的氧化石墨烯/聚乙烯醇/G-四螺旋/血紅素(GO/PVA/G4/H)水凝膠,該水凝膠表現出優異的機械強度和高度的剪切稀化行為。相關工作以“Multi-triggered and Enzyme-Mimicking Graphene Oxide/Polyvinyl Alcohol/G-Quartet Supramolecular Hydrogels”為題發表在材料領域知名期刊《Nanoscale》(2020, 12, 5186-5195),中科院期刊分區一區,2019年影響因子為6.97。該項工作受到國家科技部、國家自然科學基金委、上海市科委和上海工程技術大學人才計劃資助。



該水凝膠表現出pH刺激響應行為,可在凝膠態與準液態之間通過pH觸發進行相變,該變化可逆、且可循環進行。基于pH觸發的溶液-凝膠之間可逆和循環的相變,該凝膠可作為不同形狀圖案的3D打印墨水。結合生物酶促反應,通過構建邏輯門可將生理或化學刺激下凝膠微觀pH值的改變轉化為宏觀的相變。此外,由于G4/HGO納米片二者產生協同類酶催化作用,該水凝膠表現出很強的類過氧化物酶活性,通過電化學方法實現了對H2O2的超靈敏檢測,動態檢測范圍跨越7個數量級,檢測限低至nM數量級。下圖為該水凝膠多重刺激響應功能的圖形目錄。



水凝膠是一種具有親水性的三維網狀交聯結構的高分子網絡體系。刺激響應型水凝膠是由不同外部因素(如pH、光、溫度等)觸發誘導水凝膠的可逆相轉變,在藥物釋放、組織工程等方面表現出巨大的應用前景。目前小分子水凝膠多以單一刺激響應為主,存在響應因素過于單一等問題。因此,設計開發具有多重刺激響應功能的新一代智能多組分水凝膠具有重要的意義。





  


  




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