天津大学研制成功新型超分子聚合物水凝胶

近日，记者从天津大学获悉，一种具有高强度、稳定性以及热塑性和可自修复的新型超分子聚合物水凝胶被成功制备出来，有望用作软湿结构生物材料替代物。

水凝胶是一种在高分子材料缝隙间存在大量水的果冻状物质，可用于制造食用果冻、隐形眼镜片、人工软骨等。它具有交联结构，不溶解不熔融，含水量是总质量的50%-70%，与人体组织类似，故而在作为人体植入物可以减少不良反应，是优良的生物医用材料。但是，水凝胶相对脆弱，且稳定性差，尚不能完全替代承受载荷的人体软组织，因此，制备高强度的超分子聚合物水凝胶十分必要。

常用的水凝胶由若干组分组成，需要添加化学交联剂才能保持其性质稳定、强度高、不溶于水。天津大学材料学院刘文广教授课题组使用氨基酸衍生物作为单一组分，在全球率先提出“双氢键超分子水凝胶”的概念，运用氢键自识别机理，无需化学交联剂，制备出新型超分子水凝胶，有望成为人体软骨的替代品。

据悉，这一新型超分子水凝胶的强度达到人体软骨的4倍，在水含量高达70—80%的情况下，其拉伸和压缩强度都能达到兆帕级别，并且具有抗撕裂性，在酸性、碱性环境下均够保持非常良好的稳定性。

值得一提的是，这一新型超分子水凝胶具有热塑性和自修复功能，经过加热后，它可以像橡皮泥一样变形、重组、塑形，反复利用。这种力学达兆帕级别的自修复的超分子聚合物水凝胶在以前鲜有报道。此特性减少了对坏境的负担，使其成为“终结者”（Terminator）凝胶。

（图片由课题组提供，其中绿色的四幅图表示：被切割后可以自修复，可以弯曲、拉伸不损坏）