利用外界刺激诱导原位合成水凝胶,具有重要的意义,属于化学和材料领域的前沿研究课题。近年来,设计具有更高可控性的诱导途径是该领域的重点研究方向之一。光交联反应是合成水凝胶的有效途径,其主要是利用高分子链中的光敏基团,或光引发剂,在光照作用下,发生交联,形成三维网络结构。这种高度可控的成胶特性,已在伤口快速止血、光刻技术等领域呈现显著优势。如利用光交联反应高度可控的特点,在动物体内原位合成水凝胶,有望在深部组织修复,肿瘤栓塞治疗等领域取得进一步的应用。需要注意的是,光交联反应通常由紫外/可见光诱发,该区间的光波在生物组织中穿透性较差,这一缺陷严重限制了利用光交联反应,在动物体内等不透明密闭体系中进行水凝胶的原位合成。
X射线激发长余辉发光材料是近年来引起国内外学者关注的新材料。该类材料可在低剂量X射线短暂照射下,终止外源激发后,仍可较长时间持续发光状态。文献报道该类材料在临床诊断用X射线剂量照射下,具有长达数分钟、数小时、甚至数天的超长发光寿命,目前已在临床诊断、肿瘤治疗等领域凸显重要应用前景。X射线在生物组织中具有很强的穿透性。他们利用X射线的强穿透性和X射线激发长余辉发光材料长时间发光的特点,基于埃洛石纳米管表面改性,原位合成X射线激发长余辉发光材料。将上述长余辉发光材料与光引发剂混合,以液体状态介入动物体内,经短暂X射线照射后,利用余辉光原位引发光交联反应,在大鼠体内原位合成水凝胶。该方法中X射线照射时间短,剂量近似于临床诊断用剂量。该项研究通过简单介入方法在动物组织中引入水凝胶前驱体,原位完成液体向半固体的转变,该方式可有效降低手术植入等方式对动物组织的破坏性。
相关工作“X-ray-activated polymerization expanding the frontiers of deep-tissue hydrogel formation”发表在国际著名期刊《Nature Communications》上(2024, 15,3247)。河北大学张海磊副教授为论文第一作者和共同通讯作者,杨艳民教授和与美国马萨诸塞大学医学院韩刚教授为共同通讯作者。
在前期的另一篇工作中,张海磊、杨艳民与根特大学Richard Hoogenboom教授等合作,合成了具有优良水分散性、低毒性、聚合物基质相容性良好、室温下对X射线高度敏感且可加工成柔性基质的X射线闪烁体材料,并拓展了其在辐射发光复合材料等领域的应用(Nat. Commun., 2024, 15,2055)。
原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-47559-z
- 河北大学张海磊/杨艳民、根特大学Hoogenboom教授Nat. Commun.:具有X射线闪烁发光性能柔性复合材料的合成及应用 2024-03-13
- 西安交大刘峰教授团队 Angew:解析柱相液态准晶体形成机制 2023-12-25
- 中科院化学所郭云龙研究员等《Nat. Commun.》:一种基于空间纳米限域N型聚合物半导体的可拉伸超灵敏X射线探测器 2022-11-27
- 港中文(深圳)唐本忠院士/深大熊玉助理教授 AFM:具有宽范围颜色可调性和持久近红外发光特性的长余辉发光聚合物材料 2023-12-15
- 港中文(深圳)唐本忠院士/深大熊玉助理教授 AM:基于吡啶取代三苯胺衍生物实现可调谐有机余辉和紫外辐射响应超长室温磷光 2023-04-10
- 西南大学黄进教授和甘霖副教授团队 Small: 基于纤维素纳米晶单轴组装阵列的激发依赖性长余辉材料 2022-11-22
- 中科大吴思教授第二篇 Nature Chemistry:可逆光交联高分子构建的粘合剂用于水凝胶组装体的功能定制 2024-03-10