智能水凝胶能够对外界环境的细微刺激，作出快速灵敏的响应。基于聚合物分子间化学键随温度改变而产生的断裂和重建过程，温敏水凝胶已在许多生物医学前沿领域得到探索和应用。为提升水凝胶的可控响应性，研究者利用无机光热材料与温敏聚合物复合构建光刺激响应体系，突破了远程精准调控水凝胶区域相变的难题。金簇作为一类尺寸超小的无机原子团簇，具有高效的光热转换能力。此外，其表面的有机配体能与聚合物分子结合，从而制备复合水凝胶体系。但在制备过程中，氧化性物质会破坏金簇表面的有机配体和内部的金属结构，引起金簇聚沉或氧化分解，影响其在复合体系中发挥性能。如何克服有机/无机材料界面的不相容性，使金簇与聚合物有效复合，对于构建该类智能水凝胶具有重要的研究和应用价值。

  李立东教授团队通过对金簇配体进行修饰，在谷胱甘肽配体表面修饰不饱和碳碳双键，获得了新型金簇单体。进而与丙烯酰胺和N -丙烯酰基甘氨酰胺等烯基类单体进行自由基聚合，制备出具有光热转换和温度响应特性的智能复合水凝胶。碳碳双键修饰可有效保护金簇结构防止其氧化破坏，也使金簇能够作为共价交联点改善水凝胶的力学性能。

图1 （a）金簇（AuNC）修饰不饱和碳碳双键，以及与烯基单体丙烯酰胺（AAm）和N -丙烯酰基甘氨酰胺（NAGA）进行自由基聚合的示意图。经过自由基聚合后，（b）修饰碳碳双键的金簇与（c）未修饰的金簇中Au元素4f轨道的电子结合能。

  该团队进一步将透明质酸作为靶向单元修饰在复合水凝胶体系中，可有效捕获过表达CD44蛋白的MDA-MB-231人类乳腺癌细胞。基于复合体系的光响应能力，可在660 nm光照刺激下实现被捕获细胞的光控释放，释放后的细胞仍然存活。该捕获和光控释放过程可在同一平台上重复实现。这项研究工作对于设计基于金簇和聚合物的光功能复合水凝胶体系提供了一种新的策略。

图2 （a）复合水凝胶用于细胞捕获和光控释放过程的示意图。（b）复合水凝胶循环捕获/释放MDA-MB-231细胞的显微图像，及释放细胞的存活情况。红色荧光代表死亡细胞。标尺为200 μm。

  以上相关研究成果发表在ACS Applied Materials & Interfaces（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c03587）上。论文第一作者为北京科技大学材料科学与工程学院博士生朱书贤，通讯作者为李立东教授和王晓瑜副教授。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c03587