利用聪明水凝胶能瞬间实现切口自修复

 
    本报讯 据美国物理学家组织网近日报道，美国加州大学圣地亚哥分校的生物工程师开发出一种可在几秒钟内凝固形成黏合剂的新型水凝胶，如尼龙搭扣般足以抵受反复拉伸，可迅速使一个切口或创面“自修复”。该材料可广泛应用于医学和工程领域，如医疗缝合、靶向给药、工业密封剂和自修复塑料等方面。相关研究成果发表于《美国国家科学院院刊》在线版上。

    研究人员表示，自修复是活组织最基本的性能之一，可允许其承受反复的伤害，生物工程师一直在研究是否可以在如凝胶一样的软组织合成材料里摹拟自修复功能。新研发的水凝胶由聚合物分子链条组成，网状的“悬侧链”分子如手指一样可伸展以致掌握彼此，从而形成一种类似于软组织的灵活材料。这种含水自愈性材料将给医药和工程领域带来广泛的应用。

    研究人员演示了两个已黏合在一起的凝胶，侧链分子的设计起到使凝胶快速自修复的作用。计算机模拟水凝胶的网状仿真结果显示，水凝胶自我修复的能力取决于其侧链分子或“手指”的精密长度，而侧链分子达到最佳长度就能够显示出最强大的自我修复能力。

    当两个圆柱块凝胶被一起放置在酸性溶液中时，它们会瞬间吸附在一起。研究进一步发现，通过简单地上调或下降溶液的pH水平，在低值时它们“焊接”得很牢固，而在高值时又很容易分开。如此反复多次的过程中，其焊接强度并没有发生任何减弱。研究人员说，凝胶在胃酸这种酸性环境里的强度及适应性，可作为治愈胃穿孔的理想黏合剂或用于控制药物递送以治疗胃溃疡。

    研究人员表示，这种自我修复的材料还可以应用于节能和回收材料领域，有助于减少浪费。此外，该材料在酸性溶液中的迅速自愈反应，使其大有希望成为防止含酸性物质从容器中泄漏的备选材料。为了验证这个推测，研究人员在实验室里先把一个塑料容器的底部挖了一个洞，然后用水凝胶封住这个漏洞使其“痊愈”。结果显示，它没让丝毫酸液从这个洞中漏出。

    研究人员接下来打算大规模测试该材料的应用。他们也希望能够设计出可在不同pH值中自修复的其他水凝胶，从而扩大凝胶超越酸性环境下的更多应用。（华凌）