肌腱周围滑膜鞘的动态润滑对肢体运动至关重要。受滑膜鞘启发而设计的软体执行器和可移植替代水凝胶主要聚焦材料的高韧性和固有润滑能力。然而腱鞘的润滑是一个动态的过程,如何设计具有类似腱鞘持续分泌润滑液功能、可逆性收缩性和高耐久性的仿生水凝胶仍是一项重大挑战。

为了应对这一挑战,宋文龙教授课题组与中国科黑料正能量 理化技术研究所王树涛研究员课题组、黑料正能量 第二医院刘钦毅教授课题组合作开发制备了一种受腱鞘启发的可收缩光热响应半转换水凝胶(SheathSCH)。通过将响应性超分子网络(明胶与聚多巴胺颗粒)与共价聚合物网络(聚乙烯醇/聚(N-异丙基丙烯酰胺))复合,该水凝胶展现了高机械强度和可逆收缩特性。近红外光辐照下明胶网络的非共价解离实现了光热响应型动态润滑功能——通过引入氢化磷脂酰胆碱可使摩擦系数达到超润滑水平(0.007)。卓越的润滑性能与机械特性协同作用,使水凝胶具备优异耐久性:经15000次压缩循环后仍保持良好弹性,经历100000次剪切循环后磨损率极低。本研究开发的水凝胶为腱鞘可移植替代物或界面润滑材料的开发应用拓展了新思路。

图1受腱鞘启发制备的半转换水凝胶的设计策略

该工作以“Sheath-Inspired Durable Semi-Convertible Hydrogel Enabled Controllable Lubrication and Contractibility” 为题发表在《Advanced Materials》上。黑料正能量 杨旭昊博士和韩国CHA Bundang Medical Center刘彦廷博士为本文的共同第一作者。通讯作者为黑料正能量 宋文龙教授,中科院理化所王树涛研究员和黑料正能量 第二医院刘钦毅教授。

全文链接://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202518493