3月28日，Science报道了一种超弹性水凝胶，与传统水凝胶相比，该水凝胶将类珍珠项链链(PNCs)纳入聚合物网络，由于亚纳米微珠在循环机械应变下的有效展开和再折叠，水凝胶表现出显著的性能，如极端双轴拉伸后的快速恢复（可逆面应变为10,000%）和轻微机械损伤后的快速愈合。2023年6月，Nature也曾报道了一种使用链缠结来显著增强蛋白质水凝胶的硬度而不影响其韧性的策略。水凝胶频繁登上Science、Nature等顶刊，证明了其在科学界的地位。

那什么是水凝胶？

水凝胶的分类

（2）合成高分子水凝胶。这类水凝胶是由合成材料通过聚合反应得到的高聚物，包括聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯及其衍生物等。合成高分子水凝胶具有结构可控性、重复性好以及机械性能优异的特点，但在交联过程中使用的交联剂可能存在生物毒性，在医用领域的应用受限。

（3）复合水凝胶。复合水凝胶是结合天然高分子材料与合成高分子材料复合而成的水凝胶材料，能够将二者的优势结合起来，使其既具有天然高分子材料的生物相容性又具有合成高分子材料优异的力学性能，从而大大拓宽了水凝胶在各个领域的应用。

水凝胶的性能

（1）优异的吸水性和保水性。因为水凝胶中有大量的亲水基团如-OH，-CONH-，-CONH2-和-SO3H，加上独特的三维网络结构，使其可以吸收和保留大量的水。这一特性使水凝胶在干旱地区的农业灌溉、土壤水分、药物载体和生物医药组织工程等方面具有广阔的应用前景。

（2）良好的生物相容性和生物降解性。水凝胶比任何合成生物材料都接近活体组织，性质上类似于细胞外基质，吸水后对周围组织的摩擦和机械作用减小，材料的生物学性能实现显著的改善。同时，一些水凝胶材料也是可生物降解的，可以在生物体内自然降解，避免二次污染。这些特性使水凝胶广泛应用于生物医学领域，如药物递送、组织工程、伤口敷料等。

（3）独特的刺激反应。许多水凝胶材料可以在特定的物理、化学或生物刺激下改变其体积、形状或性质。如PH敏感型水凝胶的溶胀或消溶胀可以随pH值的变化而变化，因此它能保护药物在人体消化道不同部位如胃、小肠、大肠或结肠处定位给药。这种刺激反应使水凝胶在智能材料、传感器、药物控释等领域具有广阔的应用前景。

水凝胶的应用

水凝胶生物相容性、生物可降解性、高吸水、保水的特性使其广泛适用于环境工程、柔性传感、电化学等许多领域，尤其是生物医学领域，包括组织工程、药物输送系统、伤口敷料、生物传感器、隐形眼镜、人工细胞等，有着广泛的应用。

药物传递系统：水凝胶具有储存药、控制药物释放速度和驱动释放的功能，它既能调节制剂的硬度和强度，又具有促进分解的作用，还能遮蔽医药品的气味。因此，水凝胶在药物释放载体领域具有较大的应用潜力。例如,在抗肿瘤治疗中,水凝胶能够携带抗癌药物到达病灶区域,并在需要时缓慢释放药物，提高疗效并减少副作用。

伤口敷料：水凝胶被认为是伤口敷料中最有前途的材料之一，其可有效屏蔽外界感染，维持伤口处相对湿润的环境，吸收渗出物，促进细胞、细胞因子等的增殖、分化，允许气体交换,分离外部细菌，已经应用于治疗皮肤缺损、细菌感染、烧伤、糖尿病足等伤口。

细胞培养与分化：多功能水凝胶具有良好的细胞亲和性和可操控性,可模拟体内微环境,促进细胞生长、增殖和分化。这种特性使得水凝胶成为干细胞疗法、组织再生和疾病模型建立等领域的重要工具。

水处理与净化。水凝胶中的羧基(一COOH)、氨基(一NH2)、羟基(-OH)、磺酸基(-SO3H)等功能基团可以与重金属发生吸附、离子交换和螯合作用，水凝胶独特的三维网络结构也可以吸附重金属，因此水凝胶可用于废水处理中的重金属离子吸附、有机污染物捕获等，有效去除有害物质，实现水资源的循环利用。

智能穿戴设备。刺激响应水凝胶可根据外部环境如温度、近红外光、pH值、湿度和电或磁场灵活变形，研究人员采用光刻、三维打印等先进技术，制造出了具有复杂且异质结构的响应性水凝胶，赋予它们弯曲、缠绕、旋转、折叠和行走等多种运动特性，基于水凝胶的软机器人和执行器为智能穿戴设备赋予新的功能和交互模式。

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