近日，南京大學(xué)王樂勇教授研究團(tuán)隊(duì)在智能水凝膠研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研究工作以Article在線發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊J. Am. Chem. Soc.（DOI: 10.1021/jacs.6b03296）。博士研究生倪夢飛為第一作者，胡曉玉副研究員參與早期指導(dǎo)工作，林晨副教授與王樂勇教授為共同通訊作者。
水凝膠是一種親水的三維聚合物網(wǎng)絡(luò)，由于其優(yōu)異的性質(zhì)近些年來被廣泛用于生命科學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域的研究。水凝膠的吸收水和釋放水的過程通常表現(xiàn)為凝膠的溶脹與收縮，而這種水凝膠特性可以用來構(gòu)筑驅(qū)動(dòng)器、人工肌肉與藥物傳輸體系。然而實(shí)現(xiàn)水凝膠高效溶脹與收縮的智能化控制仍是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。隨著超分子化學(xué)的快速發(fā)展，具備動(dòng)態(tài)可逆性的主客體作用作為一種新穎而有效的智能手段調(diào)控水凝膠的性能得到了廣泛的關(guān)注。此項(xiàng)研究基于本研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的柱[6]芳烴/二茂鐵主客體超分子體系（Chem. Commun. 2013, 49, 5085-5087；J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10542-10549；Macromolecules 2015, 48, 4403-4409）成功制備了一種具有宏觀尺度高效溶脹并具備多重刺激響應(yīng)性的智能水凝膠。研究表明水溶性柱[6]芳烴與二茂鐵主客體超分子體系的引入是實(shí)現(xiàn)水凝膠高效溶脹的關(guān)鍵機(jī)制，可以使水凝膠的含水質(zhì)量提升12倍（圖1）。同時(shí)，該水凝膠具有外界環(huán)境刺激性，如：溫度、pH、氧化還原、競爭客體等多重智能響應(yīng)性。體外的藥物包載與釋放實(shí)驗(yàn)表明，該水凝膠能夠包載鹽酸阿霉素（廣譜抗癌藥物），并實(shí)現(xiàn)在不同酸性條件下抗癌藥物的可控釋放（圖2）。因此該智能水凝膠在藥物可控釋放，形狀記憶等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步對此水凝膠開展功能化與智能化研究。
該項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金和科技部重大研究計(jì)劃的資助；論文作者感謝姚錫礦博士和齊東亮先生分別在GPC和SEM測試工作方面提供的幫助。在成文過程中，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院諶東中教授、郭學(xué)鋒教授和項(xiàng)坤博士就該工作進(jìn)行了有益的討論。
圖2. 水凝膠包載鹽酸阿霉素并實(shí)現(xiàn)在不同pH條件下可控釋放抗癌藥物
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