扩大水凝胶的金属耐受性

寻求开发自愈水凝胶的研究人员长期以来一直在试图模仿贻贝在水下产生强而柔韧的线的自然能力，从而使贻贝能够粘在岩石上。

的自然过程，让这些蚌线，这是所谓的足丝，掰开的能力和重新形式是纯粹的化学过程，而不是一个生物之一，麻省理工学院的研究生赛斯Cazzell在演示文稿的材料研究学会秋季会议指出12月5日在波士顿

该过程中的关键步骤是聚合物链与金属原子的化学结合(在贻贝的情况下，蛋白质与金属的结合)。这些链接称为交联金属配位键。当每个金属原子与三个聚合物链结合时，它们就会发挥出最大的强度，并且它们会形成网络，从而形成坚固的水凝胶。

在最近发表的PNAS论文中，Cazzell和材料科学与工程学副教授Niels Holten-Andersen展示了一种通过利用受pH值或酸度和酸度控制的竞争作用，在更广泛的金属浓度下创建自修复水凝胶的方法。碱度，环境。卡泽尔是前国防科学与工程研究生院士。

Cazzell 在他们的模型计算系统中表明，在不受pH值控制的竞争的情况下，过量的金属(通常是铁，铝或镍)会使聚合物形成牢固的交联的能力不堪重负。在金属过多的情况下，聚合物将单键结合到金属原子上，而不是形成交联的络合物，并且该材料保持液态。

儿茶酚是一种受到普遍研究的贻贝启发性金属配位配体。在这项研究中，改性的邻苯二酚，硝基邻苯二酚被连接到聚乙二醇上。通过研究与铁配位的硝基邻苯二酚系统以及第二种模型水凝胶系统(与镍配位的组氨酸)，Cazzell通过实验证实了在过量金属浓度下可诱导形成强交联，从而支持了其竞争性的计算证据。氢氧根离子(带负电荷的氢-氧对)的作用，它是聚合物与金属结合的竞争者。

在这些解决方案中，聚合物可以一个，两个或三个结合到金属原子上。当更多的金属原子与氢氧根离子键合时，可用于与聚合物原子键合的金属原子就更少了，这增加了聚合物原子以强的三重交联键与金属原子键合的可能性，从而产生所需的腻子状凝胶。

“我们对这项研究真正喜欢的是，我们并没有直接研究生物学，但我们认为这为我们提供了生物学中可能发生的某些东西的很好的证据。因此，这是材料科学向我们证明生物体真正含义的一个例子。用来制造这些材料。” Cazzell说。

在模拟中，Cazzell绘制了氢氧化物竞争者对强力水凝胶形成的影响，发现随着竞争者强度的提高，“我们可以进入几乎可以在任何地方形成凝胶的范围。” 但是，他说：“最终，竞争对手变得太强大了，您完全失去了形成凝胶的能力。”

这些结果具有用于合成组织的高级3D打印和其他生物医学应用的潜力。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。