湖南工大陈一教授课题组 Nat. Commun.：拓扑缠结两性离子单网络水凝胶实现超弹性-超塑性的原位可逆转变

背景：传统水凝胶因交联不均匀和链段受限，通常弹性范围有限，在同一种水凝胶中同时实现超塑性和超弹性极具挑战。研究目的：为实现水凝胶超塑性与超弹性的可逆原位转变，本研究提出基于拓扑缠结网络的单组分水凝胶构建策略，以两性离子单体SBMA制备无化学交联的PSM水凝胶，通过浓度调控链间疏水与静电作用的平衡，驱动构象可逆转变。结论：研究人员成功开发出由单一PSBMA组成的水凝胶PSM，能够实现从超塑性（手动拉伸应变~120000%）到超弹性（应变1200%，2-10秒内完全恢复）的可逆原位转变。该水凝胶具有宽广的弹塑性范围、可广泛调节的模量（700 Pa至2 MPa）和韧性（15-8000 kJ/m3）。这些特性源于自由链与缠结链之间的可逆转换，由协同的静电和疏水相互作用驱动。PSM有效地克服了传统水凝胶的性能限制，在细胞和组织工程、糖尿病伤口管理等生物医学应用中具有巨大潜力。