超親水聚合物分子的案例
《Adv.Mater.》天津大學楊建海/劉文廣:超柔軟自融合超分子聚合物水凝膠，可完全防止術(shù)后組織粘連
【科研摘要】
分子間的氫鍵密度嚴重影響氫鍵合的超分子聚合物水凝膠的凝膠化和流變行為，因此提供了一條微妙的途徑來調(diào)整其理化性質(zhì)，以滿足特定的生物醫(yī)學應用。最近，
天津大學
楊建海/劉文廣教授
團隊
引入了
N-丙烯酰基甘氨酰胺（NAGA）側(cè)鏈中兩個酰胺之間的一個亞甲基間隔基，以生成變體單體N-丙烯酰基丙氨酰胺（NAAA）。
NAAA在水溶液中的聚合提供了前所未有的超軟和高度溶脹的超分子聚合物水凝膠，這是由于額外的亞甲基間隔基導致的H鍵弱化所致
，這一點已通過變溫傅里葉變換紅外（FTIR）光譜和模擬計算得到了驗證。有趣的是，
可以調(diào)節(jié)聚（N-丙烯酰基丙氨酰胺）（PNAAA）水凝膠以形成具有自融合和出色的防污能力的瞬態(tài)網(wǎng)絡，這是由于弱的雙酰胺H鍵相互作用和增強的水酰胺H鍵相互作用導致的。
這種自融合的PNAAA水凝膠可以完全抑制體內(nèi)粘連后的術(shù)后腹部粘連和復發(fā)性粘連。這種短暫的水凝膠網(wǎng)絡可使其分解并從體內(nèi)排泄。分子機理研究揭示了PNAAA水凝膠抑制炎癥反應和調(diào)節(jié)纖溶系統(tǒng)平衡的信號途徑。這種自融合，防污的超軟超分子水凝膠有望作為一種屏障生物材料來完全防止術(shù)后組織粘連。
相關(guān)論文以題為
An Ultrasoft Self‐Fused Supramolecular Polymer Hydrogel for Completely Preventing Postoperative Tissue Adhesion
發(fā)表在《Advanced
Materials》上。
【圖文解析】
基于
PNAGA水凝膠對分子結(jié)構(gòu)的微妙敏感性，在這項工作中，
作者
設計并合成了一種新型的N-丙烯酰基丙氨酰胺（NAAA）單體，該化合物通過使丙氨酰胺與 丙烯酰氯（方案1a）。
展開 基于水性油墨《Small》3D打印分層結(jié)構(gòu)的超分子聚合物液晶水凝膠
【前沿背景】
液晶水凝膠是一類引人注目的柔軟材料，可用于直接電荷傳輸，機械驅(qū)動和細胞遷移。當這樣的系統(tǒng)包含超分子聚合物時，原則上可以容易地剪切排列的納米級結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生本體各向異性性質(zhì)。然而，使用常規(guī)制造技術(shù)，在3D水凝膠中可再現(xiàn)地制造和構(gòu)圖對準的超分子域仍然是挑戰(zhàn)。
【科研摘要】
最近，
美國西北大學Samuel I. Stupp教授團隊報道了一種用于從水性超分子聚合物油墨中進行離子交聯(lián)的液晶水凝膠3D打印的方法。相關(guān)論文3D Printing of Supramolecular Polymer Hydrogels with Hierarchical Structure發(fā)表在Wiley雜志《Small》期刊上。結(jié)合實驗技術(shù)和分子動力學模擬，發(fā)現(xiàn)pH和鹽濃度控制著自組裝結(jié)構(gòu)之間的分子間相互作用，其中超分子聚合物上的較低電荷密度和從電解質(zhì)中的較高電荷篩選導致了較高粘度的油墨。當使用較小的噴嘴直徑和快速的打印速度時，高粘度油墨中組件之間增強的層次結(jié)構(gòu)相互作用提高了可打印性，并最終導致了擠出的宏觀絲中更大的納米級排列。事實證明，這種方法的使用可產(chǎn)生具有各向異性離子和電子電荷傳輸?shù)牟牧希约坝捎?em>超分子自組裝和增材制造的協(xié)同作用而觸發(fā)細胞宏觀排列的支架。
【圖文解析】
2.1超分子聚合物水凝膠的DIW
合成了具有PA折疊結(jié)構(gòu)域的已知PA分子的陰離子和陽離子版本，該結(jié)構(gòu)域促進了超分子聚合物向納米纖維的延伸以及谷氨酸或賴氨酸殘基的定義，從而定義了電荷并增加了水溶性（圖1a）。當存在陽離子（例如Ca
2+）或聚電解質(zhì)時，陰離子PA（E3）形成離子交聯(lián)的水凝膠，而陽離子PA（K3）與陰離子物質(zhì)（例如SO
4
2-）發(fā)生離子交聯(lián)。
展開 《JACS》成對和堆積雜環(huán)的水溶性超分子聚合物水凝膠：組裝、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和前 RNA 的可能途徑
水溶性
TAPAS-Cy 和 TAP-CyCo6 Hexad Rosette 組件的性質(zhì)
TAPAS-Cy 和 TAP-CyCo6 六聚體組裝滿足在水中形成超分子聚合物的先決條件：它們的單體單元是水溶性的，它們可以通過互補氫鍵自發(fā)組裝成具有近 2 nm
2
疏水表面積的玫瑰花結(jié)。通過實驗，觀察到 TAPAS 與 Cy 或 TAP 與 CyCo6 的水性緩沖溶液 (pH 7) 在特征 MAC 之上形成穩(wěn)定的水凝膠，這表明超分子聚合物的形成。
TAP-CyCo6 和 TAP-4MeCyCo6 超分子聚合物的 X 射線纖維衍射結(jié)構(gòu)
圖
4.
(A) 由比例為 1:1 的 TAP 和 CyCo6 組成的纖維的 X 射線衍射圖。纖維的取向相對于衍射圖是垂直的。位于層線 8 處的強反射距赤道的倒數(shù)距離為 3.4
?
，表示沿纖維軸堆疊的玫瑰花結(jié)。(B) TAP-CyCo6 六聯(lián)體的化學結(jié)構(gòu)，說明結(jié)構(gòu)的三重旋轉(zhuǎn)對稱性。（C-E）TAP-CyCo6 組件的理想化模型的三個視圖，基于每個玫瑰花結(jié) -15°的螺旋扭曲和通過分析 A 中所示的纖維衍射圖案確定的其他結(jié)構(gòu)特征。（F）特寫鏡頭 來自 C-E 所示模型結(jié)構(gòu)的兩個相鄰玫瑰花結(jié)的己酸尾部
。
TAP-CyCo6 超分子聚合物的量子力學 (QM) 和分子動力學 (MD) 計算
示意圖
1.
超分子組件中堆疊玫瑰花結(jié)六面體的螺旋參數(shù)定義
。
控制聚合物長度和多分散性
圖
5.
(A–C) 來自每個單體中 30 mM 樣品的 TAP-CyCo6 超分子聚合物的 AFM 圖像。
展開 一種具有自修復功能的兩棲超親水、超親油表面材料
超親水、超親油（即“超雙親”）表面具有自清潔、防污、抗霧、使液體迅速鋪展等功能，在日常生活、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)等方面有著廣泛的應用。然而，目前報道的超雙親表面只能在單一介質(zhì)環(huán)境下工作。例如，在干態(tài)空氣環(huán)境中具有超雙親性質(zhì)的表面材料在水中往往會表現(xiàn)出超疏油性質(zhì)，而不是親油性。因為這些材料一旦被水潤濕，其性能主要取決于附著在表面的液態(tài)水層。相反，在水中具有親油性質(zhì)的表面在干燥狀態(tài)和空氣介質(zhì)中通常表現(xiàn)為超疏水和超親油。在空氣和水介質(zhì)中均具有超雙親（即“兩棲” 超雙親）性質(zhì)的表面材料報道很少，其制備一直是個挑戰(zhàn)性難題。
最近，澳大利亞迪肯大學（Deakin University）林童教授團隊報道了一種簡單有效的表面處理方法，可使紡織品材料表面具有穩(wěn)定的“兩棲” 超雙親性質(zhì)。該團隊采用一種表面涂層技術(shù)，將兩種分別帶有親水和親油官能團的化合物涂布于紡織品材料的表面，并進行交聯(lián)處理。經(jīng)過處理的紡織品面料在空氣中表現(xiàn)為優(yōu)秀的超雙親性質(zhì)，對水、油和多種有機溶劑的觸角為0°。在水中或完全被水潤濕的條件下，該面料仍然可以使油和不溶性有機溶劑在表面迅速鋪展。該涂層不僅具有良好的牢度，而且可抵御酸堿侵蝕和長時間紫外照射。不僅如此，該涂層還表現(xiàn)出了自修復功能，在被化學侵蝕破壞后，其水下超親油性能可以通過加熱恢復到原的有功能狀態(tài)。該團隊進一步證明，這種兩棲超雙親材料在油水分離方面有很大的應用潛力。無論織物在干燥還是潤濕狀態(tài)，都表現(xiàn)出了穩(wěn)定的吸油能力。
圖1：“兩棲”超雙親表面的處理過程及效果。
詳細結(jié)果已發(fā)表在近期的《Materials Horizons》（DOI: 10.1039/C8MH00898A）。文章共同第一作者為博士生符思達和周華博士，通訊作者為王紅霞博士和林童教授。
來源：高分子科學前沿
展開 
《Science》子刊：超分子聚合物也可以像蛋白質(zhì)一樣自折疊
圖4 超聲法機械碎裂的超分子聚合物
（A）超聲處理不同時間后溶液中完全折疊的超分子聚合物的DLS尺寸分布的變化；（B）在293K下對完全折疊的超分子聚合物溶液超聲處理不同時間的升溫曲線；（C-G）通過超聲處理完全折疊的超分子聚合物30秒獲得的孿生螺旋超分子聚合物的AFM圖像；（H-N）通過超聲處理完全折疊的超分子聚合物180秒獲得的單一螺旋超分子聚合物的AFM圖像；（O）使用快速或慢速冷卻和機械破碎的超分子聚合物的能量示意圖。
圖5 超分子聚合物自折疊機理
（A）以螺旋結(jié)構(gòu)域為模板，調(diào)整“錯誤折疊”結(jié)構(gòu)域以產(chǎn)生二級結(jié)構(gòu)的示意圖；（B）以“錯誤折疊”結(jié)構(gòu)域作為“鉸鏈”折疊螺旋域形成三級結(jié)構(gòu)的示意圖。
原文鏈接：
http://advances.sciencemag.org/content/4/9/eaat8466
來源：高分子科學前沿
展開 浙江大學謝濤教授團隊《AM》：可自發(fā)變形的超分子形狀記憶聚合物
以傳統(tǒng)形狀記憶聚合物為例，首先它需要特定的外界刺激來觸發(fā)變形，比如最常見的熱刺激；其次它的變形只遵循單一的回復路徑，比如從臨時形狀回復為永久形狀。而施加刺激在某些場景下（如體內(nèi)環(huán)境）往往很難實現(xiàn)，并且很多功能也要求變形路徑的多元化，因此這些不足很大程度地限制了變形材料的應用價值。
鑒于此，浙江大學謝濤教授團隊報道了一種無需特定外界刺激就可實現(xiàn)自發(fā)多路徑變形的形狀記憶聚合物，并探究了該材料在4D打印、防偽和時間溫度指示劑等方面的應用。
該體系中同時具有永久共價交聯(lián)與多重UPy氫鍵交聯(lián)，共價交聯(lián)保證了永久形狀的回復(形狀回復率)，而氫鍵的動態(tài)交換可用來調(diào)控自發(fā)回復的動力學（形狀回復速率）。具體來說，在高溫下編程時，氫鍵交換速率快，引起部分鏈段松弛，體系中熵驅(qū)動力變小，因此在室溫下自發(fā)回復的速率較慢；而在低溫下編程時氫鍵交換速率慢，體系的熵驅(qū)動力大，在室溫回復時速率較快（圖1）。由于時溫等效性，控制編程時間同樣可以帶來不同的熵驅(qū)動狀態(tài)。總而言之，通過控制編程的時間和溫度，可以實現(xiàn)自發(fā)的時序性變形行為。
圖1 網(wǎng)絡設計及編程原理
基于此原理，通過數(shù)字化光熱效應可以區(qū)域化調(diào)控編程溫度，從而控制各區(qū)域的內(nèi)應力松弛程度。而內(nèi)應力松弛程度又決定了形狀回復速率，因此在各區(qū)域的協(xié)同作用下該材料便可實現(xiàn)二維平面—三維立體—二維平面的自發(fā)變形路徑的編程化。通過設計油墨圖案并且結(jié)合激光切割，可以得到復雜的非穩(wěn)態(tài)多路徑變形（圖2）。
圖2 非穩(wěn)態(tài)多路徑變形
進一步地，將該體系應用于光固化3D打印，可以制備具有復雜三維結(jié)構(gòu)的永久形狀。
展開 《AM》浙江大學謝濤：超分子形狀記憶聚合物凝膠網(wǎng)絡的自主非平衡變形途徑
a）UV固化聚合物網(wǎng)絡的動態(tài)力學分析曲線。b) 對應于不同變形時間和溫度的聚合物網(wǎng)絡 (n = 5) 的應變恢復動力學。c) 3D 打印對象。d) 章魚和手的受控自主變形路徑，局部編程條件為 i：25°C，1 分鐘；ii: 25°C，60 分鐘；iii：60°C，60 分鐘加上 25°C，60 分鐘。
【總結(jié)】
除非涉及復雜的多材料或外部刺激方案，否則典型的變形材料表現(xiàn)出有限的變形途徑。相比之下，目前的工作探索了超分子聚合物網(wǎng)絡對時間
-溫度的強烈依賴性，以獲取非平衡幾何狀態(tài)，作為設計通用變形途徑的有效方法。
雖然
團隊
專注于 UPy 氫鍵來說明這個概念，但許多其他具有類似解離行為的超分子鍵也可能是潛在的候選者。
總體而言，
該
獨特的方法允許使用單一均質(zhì)材料實現(xiàn)自主變形，大大簡化了材料和刺激要求，同時擴展了變形的多功能性。在設備層面，
該
材料原理的好處通過“隱形”時鐘、TTI 和序列可編程 4D 打印來說明。然而，這
些設備示例僅代表了未來尚未發(fā)現(xiàn)的巨大潛力的一小部分。
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adma.202102473
投稿模板：
《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網(wǎng)狀復合材料
《Joule》東華大學武培怡：雙網(wǎng)絡水凝膠熱電池具有非凡的韌性和高功率密度，可實現(xiàn)連續(xù)熱量收集
版權(quán)聲明：
「
高分子材料科學
」旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領(lǐng)域的研究進展。編輯水平有限
，
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展開 .》: 揭示可切換超疏/超親水智能表面抗菌抗細菌黏附性的差異和關(guān)聯(lián)
可切換超疏/超親水智能表面的抗菌和抗細菌黏附性有何差異和關(guān)聯(lián)？
利用TiO2光致親水特性，構(gòu)建出了通過紫外光照/暗儲能實現(xiàn)超疏水/超親水可逆轉(zhuǎn)變的智能材料表面；研究發(fā)現(xiàn)：超疏水轉(zhuǎn)變至親水TNTs/Ti@Ag/AgCl(1)@FAS材料表面對大腸桿菌的抗菌率由82.9%上升至94.6%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率由78.9%上升至88.4%。通過分子動力學模擬，研究了Ag+在疏/親水表面釋放的過程及差異，揭示了氟硅烷分子對水分子的排斥效應以及羥基基團的親水作用是造成Ag+在疏/親水表面釋放差異的內(nèi)在原因(圖3)。研究還發(fā)現(xiàn)，超疏狀態(tài)下，復合表面展現(xiàn)出出色的疏水/疏油性和低表面黏附力，使細菌難以黏附在表面，并且表面形成的空氣層能夠阻隔細菌，在主動殺菌機制的協(xié)同作用下對大腸桿菌和金葡的抗細菌黏附率達到99.47%和98.50%。超親水狀態(tài)下，親水表面形成的水化層能起到阻隔細菌的作用，在主動殺菌機制的協(xié)同作用下，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗細菌黏附率也分別達到97.86%和90.42%。總而言之，超疏狀態(tài)智能表面展現(xiàn)出更出色的抗細菌黏附性能；超親水狀智能表面展現(xiàn)出更出色的抗菌性能。
圖3：表面潤濕性對Ag+釋放的影響
本文的作者單位為廣州大學化學化工學院，第一作者為廣州大學化學化工學院桂黎爽碩士研究生，通訊作者為導師林璟副教授和劉自力教授，其團隊成員左建良博士、王琪瑩副教授及本科生劉俊江、江文峰、封天雨、李樹立、王思桃等為該成果做出了積極的貢獻，并得到了國家自然科學基金面上(22078077)項目等項目的大力支持；
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134103
展開 南昌大學范杰平教授課題組在基于天然藥物的低分子量超分子水凝膠上的新進展
低分子量超分子水凝膠（LMWSHs）是一種低分子量凝膠因子的三維超分子自組裝體。傳統(tǒng)的聚合物水凝膠主要基于共價交聯(lián)的網(wǎng)絡，而超分子水凝膠中的網(wǎng)絡是通過凝膠因子之間的非共價相互作用形成的，包括靜電相互作用、氫鍵、疏水相互作用和范德華力等。LMWSHs可以積聚大量的水或生物流體，同時還具有易設計和環(huán)境刺激響應的特點，故在生物醫(yī)學應用、環(huán)境修復等方面受到了極大的關(guān)注。基于天然藥物簡單有機鹽的熱誘導溶膠-凝膠相變的LMWSHs鮮有報道。
圖1. 不同濃度的[Choline][OA]的溶膠/凝膠的熱響應行為
范杰平教授團隊通過酸堿反應以天然藥物齊墩果酸（OA）和膽堿（Choline）為原料制備簡單有機鹽（([Choline][OA]），并以[Choline][OA]為凝膠因子，在水中制備了LMWSHs。該LMWSHs表現(xiàn)出有趣的熱響應相轉(zhuǎn)變行為，如圖1所示，當濃度低于39.0 mg mL-1時（圖1A），在實驗溫度范圍內(nèi)不能形成水凝膠，但是隨溫度升高，溶膠發(fā)生不可逆的透明-混濁轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象；當濃度在39.0～45.0 mg mL-1（圖1B）之間時，室溫條件下形成溶膠，當溫度升高發(fā)生溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變，同時透明度下降，冷卻后凝膠又可變回溶膠；當濃度大于45.0 mg mL-1時（圖1C），室溫下即可形成水凝膠，當溫度升高仍為凝膠態(tài)，但發(fā)生不可逆的透明-混濁轉(zhuǎn)變。圖2d中LMWSHs的彈性和黏性模量都隨溫度的升高和提高，說明升高溫度有利于該超分子水凝膠的形成。
展開 香港理工忻浩忠教授與深圳大學王元豐合作《AM》：仿貽貝自粘附濕整理劑助力PET織物的親水抗菌功能化
受貽貝啟發(fā)，香港理工大學和深圳大學合作，設計了一種基于陽離子-π相互作用力的新型超親水聚合物分子，無需添加高污染的紡織助劑，對PET織物產(chǎn)生自粘附效應，配合與PET分子的共結(jié)晶作用，極大提高了其在PET纖維上的粘附力，將疏水PET織物轉(zhuǎn)變?yōu)?em>超親水的同時，賦予其抑菌效果，經(jīng)過改性后的PET織物可以耐150次家庭洗滌。相關(guān)工作以 “Mussel-inspired design of a self-adhesive agent for durable moisture management and bacterial inhibition on PET fabric” 為題發(fā)表于材料領(lǐng)域國際期刊Advanced Materials上。
圖1. 新型陽離子-π水下自粘附親水劑的設計理念。
圖2. 陽離子-π親水劑的結(jié)構(gòu)、作用機理及整體應用效果。
由于其強大的附著力,可通過噴涂和固化應用于PET織物的一側(cè)形成Janus織物，從而提供單向水分運輸(前向運輸能力為1115%,后向阻隔能力為-1509%)。同時，此Janus織物可有效抑制細菌的生長和入侵，并保持皮膚微生物平衡。這項工作為紡織濕整理過程中的粘合劑研究開辟道路，且有更多樣化和更智能的應用前景，如快干運動衣、防護服或空調(diào)織物。
圖3. 陽離子-π親水劑的單面應用產(chǎn)生的汗液單向傳輸、降溫效果和抑菌性能。
綜上所述，新型陽離子-π親水劑在處理PET織物時具有很強的粘附和內(nèi)聚性能，可以給滌綸織物帶來了持久的超親水性，具有超過商用親水劑的耐洗牢度。
展開 西南交大楊維清教授等CRPS：水蒸發(fā)誘導分子間作用力實現(xiàn)納米褶皺聚合物薄膜合成
近日，西南交通大學楊維清教授與美國加州大學洛杉磯分校陳俊教授在Cell Press細胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science 發(fā)表封面論文，通過將水蒸發(fā)引起的分子間作用力引入高分子聚合，提出了一種低成本、大面積的聚合物納米褶皺制備方法，并應用于高效生物機械能收集與自驅(qū)動觸覺傳感。
褶皺結(jié)構(gòu)廣泛存在于日常生活中，如時光流逝在我們眼角留下的褶皺，水分蒸發(fā)在水果表面產(chǎn)生的褶皺。雖然褶皺有時困擾我們的生活，但是其為材料世界卻帶來諸多新奇現(xiàn)象。褶皺結(jié)構(gòu)可以調(diào)控材料機械性能、光學性能以及潤濕性能等，在可調(diào)控光學、生物醫(yī)療、清潔能源以及可穿戴電子等領(lǐng)域具有廣泛應用。聚二甲基硅氧烷（PDMS）因具有制備簡單、生物相容性、可拉伸性及透明度高等優(yōu)點，是褶皺結(jié)構(gòu)的主要研究材料。而目前PDMS褶皺薄膜的制備主要通過等離子體、紫外光輻照或金屬薄膜沉積，結(jié)合預拉伸或加熱冷卻的方式實現(xiàn)，這些手段往往需要昂貴的設備，無法大規(guī)模制備，并且難以構(gòu)建納米尺度褶皺，限制了褶皺結(jié)構(gòu)材料的商業(yè)化與進一步應用。
PDMS納米褶皺薄膜的設計
為彌補傳統(tǒng)制備方法的不足，研究人員將水分子引入PDMS聚合中，構(gòu)建反應梯度，在材料體系中形成模量差異，并利用其蒸發(fā)產(chǎn)生的毛細管力提供表面應力。當PDMS乳液受熱時，由于表層水分子快速蒸發(fā)，表面PDMS首先開始聚合，并隨反應時間延長，形成表層向內(nèi)部的反應梯度。
展開 
Mater.》綜述：超分子大環(huán)衍生的多孔有機聚合物在分離、傳感、催化領(lǐng)域中的研究進展
多孔有機聚合物材料的設計合成一直是炙手可熱的研究課題，隨著這一領(lǐng)域研究的不斷深入，設計開發(fā)新型功能性的構(gòu)筑基元逐漸成為了解決目前多孔有機聚合物材料創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵因素。超分子大環(huán)主體化合物憑借其獨特的主客體化學性質(zhì)、簡便易行的功能化方法以及可調(diào)節(jié)的拓撲構(gòu)型，為多種晶態(tài)和無定形態(tài)多孔有機聚合物材料的構(gòu)筑提供了新的啟示和突破口。相關(guān)的功能體系在分離、傳感、催化等前沿應用研究中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，有望推動新型智能聚合物材料領(lǐng)域的進一步發(fā)展。
近日，吉林大學化學學院楊英威教授課題組在《Advanced Materials》期刊上發(fā)表了題為“Macrocycle-based porous organic polymers for separation, sensing, and catalysis”的綜述文章，該工作中系統(tǒng)介紹了利用多種具有不同物理化學性質(zhì)的大環(huán)分子構(gòu)建多孔有機聚合物網(wǎng)絡的策略，并從主客體相互作用的開啟和基于刺激響應機制的大環(huán)構(gòu)型構(gòu)象轉(zhuǎn)變兩個角度論述了這一新興材料的結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì)功能。最后，作者充分論述了這類材料在選擇性吸附分離、水污染治理、光學傳感檢測和非均相催化等諸多領(lǐng)域中的應用前景，并對該領(lǐng)域的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)進行了系統(tǒng)論述，同時對該領(lǐng)域未來的發(fā)展方向進行了展望。
圖1.基于超分子大環(huán)的多孔有機聚合物體系
圖2.幾種可作為多孔有機聚合物構(gòu)筑基元的平面型和非平面型大環(huán)分子
圖3.
展開 《ACS Materials Lett.》吉林大學孫俊奇：PVA/PAA超強水基超分子膠粘劑
【往期回顧】
【1】
《Science Advances》康奈爾大學馬明林：可細胞遞送的水凝膠反向呼吸封裝系統(tǒng)
【2】《大分子》浙大吳子良/鄭強/杜淼，華工孫桃林：氫鍵締合介導的韌性超分子水凝膠的動力學和粘彈性
【3】
臺灣大學徐善慧《材料化學》分層膠束結(jié)構(gòu)和快速粘合性的可注射酚醛-殼聚糖自修復水凝膠
【4】
《AFM》北化劉惠玉/郭新東：NIR激光觸發(fā)的微針液體創(chuàng)可貼，用于傷口護理
：基于水滑石限域效應的新型超分子活性聚合方法
活性超分子的聚合方法是遠離熱力學平衡的，目前，已經(jīng)開發(fā)了各種策略的活性超分子聚合方法。但是，能否利用可商購的簡單單體分子實現(xiàn)超分子的活性聚合呢？近日，
北京化工大學的
史文穎副教授、
呂超教授團隊
先利用水滑石的限域效應對單體分子進行有序排列，從而開發(fā)出一種新型的超分子活性聚合方法。
活性超分子聚合物（LSP）的出現(xiàn)提供了一種新穎的研究途徑，已被用于建立具有鏈長和分散度可控的超分子聚合物。嚴格地講，超分子聚合物的“活性”是指其可以重復多次從活性端伸長。但是，由于超分子的活性聚合是針對特定的系統(tǒng)，需要對單體結(jié)構(gòu)進行精確的調(diào)節(jié)和多步修飾，極大地限制了它們的通用性和應用范圍，因此，在單體的設計上仍然面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。為了突破當前的瓶頸，使用簡單的可商購單體制造LSP是一種有效的方法。然而，由于熱力學自發(fā)成核，使用簡單的單體來制備活性超分子幾乎不可能實現(xiàn)。這是因為與自發(fā)成核的活化勢壘相比，成核步驟中簡單單體的活化勢壘不夠高，無法控制后續(xù)伸長的動力學。因此，該問題限制了活性超分子聚合物的制備成本及廣泛應用。
北京化工大學史文穎副教授、呂超教授團隊開發(fā)的新型活性超分子制備方案很好的突破了該領(lǐng)域的瓶頸，解決該問題的關(guān)鍵是合理選擇組裝途徑，提高成核步驟中的活化勢壘，以使具有簡單單體的超分子聚合物的伸長得以實現(xiàn)。他們利用水滑石（LDH）納米材料的限域效應，使得各種簡單單體（例如苯，萘和芘衍生物）成功地形成了具有可控長度和窄分散性的活性超分子聚合物（LSP）。以簡單的芘衍生物（溶劑綠7，SG7）為例，聚合度可以達到約6000。
展開 青島大學隋坤艷課題組：一種基于海藻多糖超分子納米纖維水凝膠的離子皮膚傳感器
圖文速遞
圖1仿生人體皮膚NaCl/SA/PAM離子水凝膠傳感器的設計與合成
(a) 離子水凝膠傳感器由SA超分子納米纖維網(wǎng)絡、PAM化學交聯(lián)網(wǎng)絡和無機鹽離子組成，仿生模擬皮膚結(jié)構(gòu)；(b) 由于Na+的靜電屏蔽作用，SA分子自組裝形成基于多重氫鍵的超分子納米纖維；(c) SA超分子納米纖維雙網(wǎng)絡水凝膠的制備過程。
圖2 NaCl/SA超分子納米纖維溶液的表征
(a) 不同NaCl濃度的NaCl/SA水溶液在小瓶中的宏觀狀態(tài)照片；(b,c) NaCl/SA水溶液中SA超分子納米纖維的AFM圖像和TEM圖像；(d) 不同NaCl濃度的NaCl/SA水溶液的粘度隨剪切速率的變化曲線；(e) 不同NaCl濃度的NaCl/SA水溶液的儲能模量(G′)和損耗模量(G″)隨角頻率的變化曲線；(f) NaCl/SA超分子納米纖維水溶液經(jīng)3000%應變處理后的剪切恢復實驗。
圖3 NaCl/SA/PAM離子水凝膠的宏觀圖片及力學性能
(a) 厚度為1mm的水凝膠片的透明性；(b) 水凝膠能夠承受自身1300倍的重物；(c) 水凝膠的可注射性；(d) 用模具制作的海星狀水凝膠及其自粘附性能；(e) 不同NaCl濃度水凝膠的拉伸應力-應變曲線；(f) 由拉伸應力-應變曲線得到的水凝膠彈性模量和韌性；(g) 水凝膠在1000%應變下連續(xù)20次的加載-卸載循環(huán)曲線。
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