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华东理工刘昌胜院士/屈雪教授团队《Small》:亚室温条件实现电化学一步组装Janus多孔生物材料
2022-10-12  来源:高分子科技

  “Janus”界面材料是指两面具有不对称的物理或化学结构的材料。生物体中的细胞膜、血管壁、粘膜和皮肤等,均具有Janus结构特征,这赋予了它们独特的传质、机械、屏障和保护特性,能够执行复杂的生理任务。具有致密-多孔不对称结构的Janus薄膜可引导各向异性的细胞响应,在颅颌面部的骨再生中非常重要。



  近期,华东理工刘昌胜院士/屈雪教授团队报道了一种利用亚室温条件 (0-5 ℃) 调控壳聚糖的电化学组装动力学技术,实现了致密-多孔Janus薄膜的一步成型。与室温条件需要两步制造的技术相比(Adv. Func. Mater. 2019, 29: 1900065),该技术更为简单、快速、更易放大。可在跨尺度范围上控制膜的微观结构(如孔径、孔隙率和厚度)和宏观形态。体外研究表明Janus膜能够引导细胞各向异性生长,大鼠颅骨缺损模型的体内研究证实这种Janus膜可显著促进骨再生。具体成果以“Single Step Assembly of Janus Porous Biomaterial by Sub-Ambient Temperature Electrodeposition”发表在《Small》。 


1(a)壳聚糖在电化学沉积过程中的溶胶-凝胶转变以及决定分子链排列的分子间相互作用。(b)具有Janus多孔表面的壳聚糖薄膜,可作为引导骨再生(GBR)膜使用及其双重功能:致密面作为屏障,防止成纤维细胞浸润;多孔层作为支架,引导成骨细胞向内生长。(c)室温环境介导的新型Janus多孔膜一步电化学组装方法。亚室温环境微妙地调节了壳聚糖分子链中各种物理相互作用的平衡,允许材料内部动态的结构重组,从而形成Janus多孔结构。 


图2. Janus多孔材料的规模化制备和三维结构定制。(a)放大制备的Janus多孔结构凝胶膜 (25 cm × 25 cm);(b)冻干后的Janus多孔结构膜及其可折叠及可书写性; (c)表面和(d)横断面SEM图像显示大面积分布均匀的Janus多孔结构;(e)以Ti棒为工作电极,钌铱钛圆柱衬底为阳极的Janus管的加工装置;(f) Janus多孔结构凝胶管的图像;(g) Janus多孔管的表面和(h)截面SEM图像,显示不对称结构。


  论文的第一作者为华东理工大学博士后雷淼硕士研究生廖海涛为共同第一作者。论文第一单位为华东理工大学该研究工作得到了国家自然科学基金创新群体项目、重点项目、优秀青年基金项目等资助。


  原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202204837

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