《Nature》之后，再發(fā)《AM》！UCLA賀曦敏團(tuán)隊(duì)：可調(diào)節(jié)的類似海綿多級(jí)孔結(jié)構(gòu)水凝膠，同時(shí)具有增強(qiáng)的擴(kuò)散性和機(jī)械性能
交聯(lián)聚合物和凝膠憑借其柔軟性、簡(jiǎn)單和可調(diào)的合成等特性在軟機(jī)器人、太陽(yáng)能蒸汽產(chǎn)生、能量?jī)?chǔ)存、藥物輸送、催化和生物傳感等方面具有廣泛的應(yīng)用。然而，它們吸引人的質(zhì)量傳輸和體積改變能力受擴(kuò)散限制，智能水凝膠的響應(yīng)率與水凝膠最小尺寸的平方成反比，需要小型化設(shè)計(jì)以避免反應(yīng)緩慢。目前，研究者們大多通過(guò)增加孔隙度，或者通過(guò)定向限制孔隙來(lái)改善水凝膠擴(kuò)散。但是上述方法會(huì)力學(xué)性能大打折扣，例如楊氏模量和韌性，孔隙率過(guò)高的水凝膠在實(shí)際應(yīng)用中往往缺乏必要的剛性。盡管研究者們付出了巨大努力，但同時(shí)增強(qiáng)水凝膠的擴(kuò)散和力學(xué)性能仍然是一個(gè)長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)，這阻礙了水凝膠的實(shí)際應(yīng)用。為了解決上述問(wèn)題，賀曦敏團(tuán)隊(duì)提出了共溶劑光聚合法制備類海綿狀介孔水凝膠，同時(shí)增強(qiáng)了溶脹性和力學(xué)性能，如示意圖所示。
Scheme 1. a）混合溶劑光聚合技術(shù)示意圖。b）PNIPAM水凝膠在0 mol％，40 mol％和100 mol％DMSO中光聚合的光學(xué)照片和SEM圖像。制備的聚(異丙基丙烯酰胺)水凝膠具有獨(dú)特的開(kāi)放多孔網(wǎng)絡(luò)，具有連續(xù)的微通道，導(dǎo)致創(chuàng)紀(jì)錄的高體積膨脹速度，幾乎比之前報(bào)道的高一個(gè)數(shù)量級(jí)。相對(duì)于傳統(tǒng)的純?nèi)軇┲苽涞乃z，這種膨脹增強(qiáng)伴隨著楊氏模量和韌性提高。他們系統(tǒng)地研究了溶劑組成和反應(yīng)溫度對(duì)水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和溶脹性能的影響。進(jìn)一步，開(kāi)發(fā)了3D可打印的PNIPAM水凝膠，使其具有廣泛可調(diào)的膨脹和力學(xué)性能，并將這一原理擴(kuò)展到其他聚合物水凝膠系統(tǒng)。該方法與3D打印兼容。通過(guò)將該技術(shù)推廣到聚叔丁基丙烯酰胺-共聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺水凝膠等無(wú)溫度響應(yīng)聚合物體系，證明了conconsolvency是由競(jìng)爭(zhēng)性吸附驅(qū)動(dòng)的普遍現(xiàn)象。
Figure 1 a）x1.0和x0.4凝膠柱的空氣溶脹行為；b-c）3D打印水凝膠的結(jié)構(gòu)；d）3D打印的PNIPAM的SEM圖片。結(jié)論: 這一水凝膠遞送體系可實(shí)現(xiàn)免疫佐劑和化療藥物或放療協(xié)同釋放，并可重復(fù)、低個(gè)體劑量應(yīng)用較長(zhǎng)時(shí)間，從而大大提高其抗腫瘤治療的療效。這一策略與臨床上一個(gè)治療過(guò)程中，化療或放療的低劑量多次重復(fù)治療高度一致，在臨床轉(zhuǎn)化方面具表現(xiàn)出巨大潛力。
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