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近日，华东理工大学化工学院特聘研究员王义明与郭旭虹教授团队在仿生自组装水凝胶领域和非平衡态超分子自组装领域的研究中取得了新进展，相关研究成果分别发表在Angew.和Adv. Sci.上。
Angew. 仿生自组装水凝胶领域的研究工作新进展
近日，华东理工大学化工学院特聘研究员王义明与郭旭虹教授团队在仿生自组装水凝胶领域的研究工作中取得了新进展，论文以“Biomimetic strain-stiffening self-assembled hydrogels”为题发表在《德国应用化学》上，并被选为当期的底封。![]()
生物组织是由蛋白质砌块组装得到的半柔性（Semiflexible）生物微丝交织而成的三维网络结构，在应对外界机械力的刺激时，会表现出独特的应变增强特性（Strain-stiffening），以保护机体免受外界应力的伤害。长期以来，人们利用小分子砌块，通过超分子组装的方式，制备出了一系列类似生物组织的超分子水凝胶材料，并在生物医药、仿生、光电等领域表现出巨大的应用前景。然而，生物组织所表现出的应变增强特性在人工合成型超分子水凝胶材料中极其罕见。![]()
该团队在前期工作中建立了一多组分超分子水凝胶系统（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2847），并发展了利用成核干扰的手段控制各组分在超分子纤维中的组成的调控方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3800）。据此，团队借助类似的调控手段，通过控制超分子纤维的分子组成，组装得到了半柔性的凝胶纤维，使得所制备出的超分子水凝胶材料表现出类似生物组织的应变增强特性。此外，该项工作通过凝胶因子和磷脂分子的正交组装，构建了具有应变增强特性的脂质体复合超分子水凝胶材料，深度模拟了生物组织的结构与功能。该工作对推动具有机械响应性的仿生软物质材料的发展和应用具有重要意义，所构筑的具有应变增强特性的脂质体复合超分子水凝胶可作为理想的人工组织模型，用于研究生物组织在外界应力刺激下，细胞及蛋白微丝网络的结构响应机制。论文的第一作者为化工学院特聘研究员王义明，通讯作者为合作伙伴荷兰代尔夫特理工大学的Jan H. van Esch教授，徐至教授与郭旭虹教授在材料表征及数据分析上提供了帮助与支持。该项目得到了国家自然科学基金、华东理工大学创新人才项目专项基金的支持。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201911364Advance Science：非平衡态超分子自组装领域研究新进展
近日，华东理工大学化工学院特聘研究员王义明与郭旭虹教授团队在非平衡态超分子自组装领域的研究中取得了新进展，研究工作以“Transient supramolecular hydrogels formed by aging-induced seeded self-assembly of molecular hydrogelators”为题在线发表在国际著名期刊Advance Science（IF=15.804）上。
非平衡态超分子组装广泛存在于生物系统，赋予生命体复杂的结构和独特的功能。在人工体系构筑非平衡态超分子组装系统将不仅有利于促进对生命系统的理解，还将有助于对新型软物质材料的设计与开发。因此，对人工合成型非平衡态超分子组装系统的构筑与研究具有重要意义。在该研究工作中，该团队发展了一种独特的、利用分子老化诱导成核组装的控制手段，实现了具有瞬态特性的超分子水凝胶材料的制备。研究人员在一前期构筑的模块化超分子组装体系（Angew.Chem. Int.Ed. 2019, 58,3800； J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2847）基础上，发现通过对模块分子进行温和的老化处理，即可诱导改变后续分子的组装路径，由自发条件下的亲热力学控制转变为亲动力学控制，组装形成一种独特的亚稳态超分子水凝胶材料。进一步研究发现，体系中的组装前体分子在老化处理过程中，自组装成纳米级的聚集体，该聚集体作为成核中心，改变了分子组装成核过程，诱导组装过程转变为亲动力学控制型，最终形成动力学控制的超分子组装产物。该超分子凝胶表现出独特的瞬态特性，其结构随时间可进行缓慢的演变，最终转变为相对稳定的凝胶状态。这种分子老化诱导瞬态超分子水凝胶的合成，不仅为非平衡态超分子自组装体系的构筑开辟了一条新的简便方法，而且还展示分子老化对超分子组装过程的重要影响，在未来的超分子组装研究中不容忽视。华东理工大学化工学院为该工作的第一完成单位，论文的第一作者为该院特聘研究员王义明，通讯作者为合作伙伴荷兰代尔夫特理工大学的Jan H. van Esch教授，郭旭虹教授在该工作开展过程中提出了宝贵的建议，并在材料表征上提供了支持和帮助。该项目得到了国家自然科学基金、华东理工大学创新人才计划专项项目的支持。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201902487来源 | 华东理工大学
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