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2024-05-23 10:32:57

温度诱导纳米结构转变可在水中实现超分子凝胶化

热凝胶是一种可注射的生物材料,可在体温下发生溶胶到凝胶的转变。然而,大多数传统的物理交联热凝胶的硬度相对较低,这限制了这类材料的生物医学应用,特别是基于干细胞的研究。虽然通过双网络(DN)结构进行化学交联可以增加水凝胶的硬度,但由于分子之间的共价键很强,它们通常缺乏可注射性和热响应性。为了应对这一挑战,台湾国立阳明交通大学Hsin-Chieh Lin开发了一种可制备物理DN超分子水凝胶的温度诱导纳米结构转变(TINT)系统。

 

本文要点:

1)这些水凝胶具有可注射、热可逆的特性和相对较高的储能模量(G′),从20°C升到37°C(体温)时其储能模量可增加~14倍。

2)基于芳香肽(Ben-FF)和聚乙二醇(PEG)的共组装,再通过纳米纤维解离途径即可在37°C下形成热凝胶,这与众所周知的胶束聚集或聚合物收缩机制完全不同。具体来说,肽分子与PEG形成螺旋堆积和弱的非共价相互作用,从而形成共组装的亚稳纳米纤维。而热扰动可引发纳米纤维横向离解形成广泛交联的DN纳米结构,并随后发生水凝胶化(ΔG=-13.32kJ/mol)。

3)TINT水凝胶对人类间充质干细胞无毒,并支持增强细胞粘附,这表明该策略在组织工程和再生医学应用中的潜力。


Rajan Deepan Chakravarthy, et al. Temperature-Induced Nanostructure Transition for Supramolecular Gelation in Water. ACS Nano. 2023

DOI:10.1021/acsnano.3c02753

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02753

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