水凝膠具有高含水率、良好的柔軟性、適中的硬度和摩擦係數、與人體軟組織類似的結構等優異的特性，因此在組織工程、傷口敷料、生物醫學設備及水下軟機器人等生物醫學相關領域具有光明的應用前景。其中在水凝膠與粘附相關的應用方面，例如水凝膠與生物組織之間的粘附，也有迫切的需求。現有粘附型水凝膠在乾燥環境中具有優異的粘接強度，而在水下環境中由於水分子進入粘合界面處對膠粘劑分子產生水化/溶脹/降解作用，從而使得粘接性能迅速喪失。因此，水下高粘附材料一直是工程材料領域的研究難點與熱點。
近日，電子科技大學崔家喜教授團隊通過將宏觀的表面修飾和動態鍵交聯的水凝膠相結合，通過調控動態水凝膠中超分子官能團在水凝膠表面的排列方式，從而使得水凝膠形成疏水的表面，當水凝膠與基體表面在水下接觸時，疏水官能團能夠排除基底表面的水分子，從而與基質之間充分接觸，通過氫鍵、疏水作用力等實現水凝膠在水下迅速、可逆的強粘附性，解決了水下粘附難題。
圖. (a) 調控動態水凝膠中疏水基團在表面的分布過程示意圖。(b) 水凝膠表面自疏水化過程實現在水下基底表面粘附示意圖。(c) 水下粘附展示，疏水水凝膠能夠牢固地粘附在金屬塊表面並能夠將其提起。(d) 照片顯示水凝膠與基底之間的強粘附力可以抵抗水衝擊。
該水凝膠可以完全在水下使用操作，其無論對親水性或者疏水性的基底（鐵片、PE、玻璃、石頭、肌肉組織、骨頭）都表現出了良好的水下粘附效果。並且該水凝膠可以粘附有缺陷的心臟、胃等臟器組織的表面，並能夠抵抗液體注入時臟器膨脹產生的壓強。同時，該水凝膠製備方法，簡便和製備過程易操作，具有長期穩定性，從而極大的擴展了水凝膠在水下或者潮溼環境中的應用，尤其是在體液或者血液環境下的潛在應用。
相關結果以「Self‐Hydrophobization in a Dynamic Hydrogel for Creating Nonspecific Repeatable Underwater Adhesion」為題發表在Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.201907064)上。
該研究得到國家自然科學基金與德國萊布尼茨新材料研究所的支持。
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