图1. 全层角膜移植及其性质需求。
首先,KPro需要能与周边组织完全机化来避免眼内炎,同时上皮需要一个湿环境避免眼干症,还需要避免血管新生。其次,KPro还需要具备透光性来恢复视力,良好渗透性来确保氧气及其他营养物质输送、力学以及环境稳定性,,并不溶解。再次,KPro需要具备可加工性对于满足个性化以及美学需求也非常重要。同时,如同其他生物材料一样,废弃的角膜假体将对人类健康和生态系统构成不可预见的风险注,因此下一代人工角膜需具备可回收性,满足资源再利用的可持续发展观念。最后,人工角膜假体的材料制备工艺需要兼具可规模化以及批次稳定性,批次间的高变异性,无法获得可靠、可复现的结果。如何系统性地实现KPro的高效组织机化能力,动态且强韧的结构性能,优异的环境耐受性、友好性以及极高的批次稳定性,需要眼科学以及高分子化工材料等多学科领域的并行协作。
作者探讨了非平衡态到平衡态相分离结构的演化机制,为该机制的进一步推广奠定了理论基础。多尺度结构研究表面,该材料的相结构进化从分子尺度开始,然后相分离结构域的特征尺寸随着时间的推移增长到宏观尺度。加热时疏水相互作用在分子水平上增强,随后在纳米尺度上聚集聚合物链,在微米尺度上发生富相(液滴)聚集。相对于更短的烷烃链结构,该相分离过程赋予了时间依赖性的不可逆孔隙生长,这是由于辛基侧链相对强的相互作用导致类玻璃聚合物相的缓慢动态。从而,我们可以通过简单地控制老化持续时间来控制在小组成间隔内停止相分离的程度,从而平衡其渗透性和透明度。该方法可以推广到其他凝胶体系,只要该体系具备如下两个关键特征(i)处于不平衡状态;(ii)相分离结构域的粗化速率在实验相关时间尺度上应较慢 (比如,相分离温度高于Berghmann点)。
原文链接:
Arrested Phase Separation Enables High‐Performance Keratoprosthesis - Pan - Advanced Materials - Wiley Online Library
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202207750
- 港中深张祺/长春应化所段晓征 AFM:原位相分离构筑超强离子凝胶胶粘剂 2024-12-21
- 浙江大学罗英武教授团队 ACS Nano:可编程的微相分离在弹性网络中产生图案化微结构 2024-12-09
- 福建物构所官轮辉研究员团队 ACS Nano:基于可控微相分离策略的多功能固-液两相3D打印水凝胶(TP-3DPgel)墨水 2024-11-02
- 复旦大学闫强课题组 Angew:边“呼吸”边聚合 - 气体燃料驱动的非平衡纳米合成器 2023-02-10
- 华东理工大学《ACS AMI》:化学能驱动的仿生自复位水凝胶致动器 2022-10-14
- 布鲁塞尔自由大学Simone Napolitano教授团队 Sci. Adv.:欲速则不达,稳重求胜-非平衡态高分子的另类起舞 2022-04-21
- 东华大学洪枫教授团队《Biomacromolecules》封面:细菌纳米纤维素/透明质酸复合人工角膜的制备及其评价以用于角膜移植 2023-02-14