我院高分子化学与物理团队在刺激响应水凝胶领域取得重要研究进展

近日，我院高分子化学与物理团队在刺激响应水凝胶领域取得重要研究进展，相关研究成果“X-ray-Induced Photodegradation of Hydrogels by the Incorporation of X-ray-Activated Long Persistent Luminescent Nanoparticles” 以河北大学为第一单位发表在化学国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》（DOI：10.1021/jacs.4c14477）上，我院高分子与物理专业硕士研究生李姗姗为论文第一作者，张海磊副教授与根特大学R. Hoogenboom院士为通讯作者。

 水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料，在生物医学领域呈现良好应用前景，利用外界刺激诱导水凝胶的原位降解具有重要的意义。近年来，光控降解型水凝胶在药物可控释放领域的应用研究受到了广泛关注，但光降解反应的诱发波长通常位于紫外/可见光区，该区间的光波在生物组织中的穿透性较差，限制了其在深部组织的应用，这是目前光控降解型水凝胶在生物医学领域应用时面临的瓶颈问题。本项研究在前期工作基础上（Nature Communications, 2024, 15: 2055; Nature Communications, 2024, 15: 3247）提出了一种新颖的思路，通过合成9,10-蒽醌基双烯类交联剂，与单烯类交联剂进行共聚合反应，并将曙红Y原位负载于凝胶网络中，合成了绿光降解型凝胶。通过绿光照射激发曙红Y产生活性氧，进一步诱发9,10-蒽醌基交联单元发生断键，以此实现绿光降解行为。另一方面，合成的具有长余辉发射性能的X射线闪烁体，可在终止外源性X射线照射后仍可发射长达4000s的肉眼可见绿色余晖光，且余晖光波段与前述凝胶的响应波段高度契合。将其与光降解水凝胶进行原位复合，在具有强穿透性特点的X射线照射作用下，X射线激活闪烁体纳米材料发射绿色光波，使曙红Y单元产生活性氧，进一步诱发深层组织模型下的凝胶解聚反应，以此构建X射线-光降解级联反应体系。本体系对于解决传统光控降解型材料难以在动物体内等密闭体系中应用提供了一种解决方案。

以上工作得到了国家自然科学基金（No. 22102045）、国家留学基金委公派高级研究学者、访问学者、博士后项目（No. 202108130104）；河北省高等学校科学技术研究项目基础研究重点培育专项（No. 22102045）  、河北大学多学科交叉研究计划资助项目（No. DXK202301）和河北大学生命科学与绿色发展研究院的经费支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.4c14477

https://www.nature.com/articles/s41467-024-47559-z

https://www.nature.com/articles/s41467-024-47559-z