似乎可以肯定地說，自愈材料非常吸引人，潛在的應(yīng)用包括電子設(shè)備和軟骨替代品。去年夏天，曼尼托巴大學(xué)的一組研究人員創(chuàng)造了一種可導(dǎo)電的3D打印自我修復(fù)水凝膠材料的新方法，使其具有機(jī)械穩(wěn)定性，同時有物理和化學(xué)性。

使用雙筒注射器的可注射“A + B”水凝膠的示意圖，其在注射期間或之后通過共價鍵交聯(lián)

3D水凝膠是通過化學(xué)共價鍵，物理相互作用或兩者的組合交聯(lián)的親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)。由于聚合物鏈之間的交聯(lián)和它們的親水性，水凝膠實際上可以膨脹至其干燥物質(zhì)的一百倍，甚至一千倍而不會溶解在水中。雖然水凝膠過去是在外科手術(shù)過程中預(yù)先制備并植入人體內(nèi)的目標(biāo)部位，但現(xiàn)在可以通過細(xì)針從注射器中輕松注射，使材料非常適合生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

根據(jù)瑞士烏普薩拉大學(xué)的Liyang Shi撰寫的題為“基于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的金屬配體組裝的可注射復(fù)合水凝膠”的論文，可注射水凝膠在開發(fā)微創(chuàng)外科手術(shù)方面非常有用，因為它們“避免損傷周圍組織”在植入手術(shù)期間“并且可以很容易地填充原位復(fù)雜形狀的缺陷。此外，3D打印可注射水凝膠并不困難，因此它們可以通過自動從注射器擠出并在CAD文件中對機(jī)芯進(jìn)行編程來形成更先進(jìn)的定制形態(tài)水凝膠。

本論文中提出的各種基于HA-BP的水凝膠和使用水凝膠的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的概述。衍生物HA-BP（i），HA-BP（ii）和HA-BP（iii）代表BP部分與HA骨架的三種不同類型的連接。Shi使用透明質(zhì)酸（HA）作為聚合物，因為它既具有生物相容性又可生物降解。首先，用雙膦酸鹽（BP）作為螯合（雜環(huán)環(huán)狀化合物）配體進(jìn)行改性。

由含有UV可交聯(lián)基團(tuán)的聚合物鏈組成的水凝膠前體在液體中從注射器中排出，然后使用光在聚合缺陷區(qū)域中交聯(lián)聚合。在實驗期間產(chǎn)生的水凝膠“表現(xiàn)出動態(tài)特征”，如剪切稀化和自愈合特性。 Shi將基于HA-BP的四種水凝膠應(yīng)用于不同的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括3D打印，傷口愈合，骨再生和抗癌藥物的控制遞送。

總之，本論文提出了金屬配體配位化學(xué)策略，以建立具有動態(tài)交聯(lián)的可注射水凝膠，從而產(chǎn)生與時間無關(guān)的注射行為。這些水凝膠為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開辟了新的可能性。