Angew. 仿生自組裝水凝膠領域的研究工作新進展
近日，華東理工大學化工學院特聘研究員王義明與郭旭虹教授團隊在仿生自組裝水凝膠領域的研究工作中取得了新進展，論文以“Biomimetic strain-stiffening self-assembled hydrogels”為題發表在《德國應用化學》上，並被選為當期的底封。
生物組織是由蛋白質砌塊組裝得到的半柔性（Semiflexible）生物微絲交織而成的三維網絡結構，在應對外界機械力的刺激時，會表現出獨特的應變增強特性（Strain-stiffening），以保護機體免受外界應力的傷害。長期以來，人們利用小分子砌塊，通過超分子組裝的方式，製備出了一系列類似生物組織的超分子水凝膠材料，並在生物醫藥、仿生、光電等領域表現出巨大的應用前景。然而，生物組織所表現出的應變增強特性在人工合成型超分子水凝膠材料中極其罕見。
該團隊在前期工作中建立了一多組分超分子水凝膠系統（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2847），並發展了利用成核干擾的手段控制各組分在超分子纖維中的組成的調控方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3800）。據此，團隊藉助類似的調控手段，通過控制超分子纖維的分子組成，組裝得到了半柔性的凝膠纖維，使得所製備出的超分子水凝膠材料表現出類似生物組織的應變增強特性。
此外，該項工作通過凝膠因子和磷脂分子的正交組裝，構建了具有應變增強特性的脂質體複合超分子水凝膠材料，深度模擬了生物組織的結構與功能。
該工作對推動具有機械響應性的仿生軟物質材料的發展和應用具有重要意義，所構築的具有應變增強特性的脂質體複合超分子水凝膠可作為理想的人工組織模型，用於研究生物組織在外界應力刺激下，細胞及蛋白微絲網絡的結構響應機制。
論文的第一作者為化工學院特聘研究員王義明，通訊作者為合作伙伴荷蘭代爾夫特理工大學的Jan H. van Esch教授，徐至教授與郭旭虹教授在材料表徵及數據分析上提供了幫助與支持。該項目得到了國家自然科學基金、華東理工大學創新人才項目專項基金的支持。
Advance Science：非平衡態超分子自組裝領域研究新進展
近日，華東理工大學化工學院特聘研究員王義明與郭旭虹教授團隊在非平衡態超分子自組裝領域的研究中取得了新進展，研究工作以“Transient supramolecular hydrogels formed by aging-induced seeded self-assembly of molecular hydrogelators”為題在線發表在國際著名期刊Advance Science（IF=15.804）上。
非平衡態超分子組裝廣泛存在於生物系統，賦予生命體複雜的結構和獨特的功能。在人工體系構築非平衡態超分子組裝系統將不僅有利於促進對生命系統的理解，還將有助於對新型軟物質材料的設計與開發。因此，對人工合成型非平衡態超分子組裝系統的構築與研究具有重要意義。
在該研究工作中，該團隊發展了一種獨特的、利用分子老化誘導成核組裝的控制手段，實現了具有瞬態特性的超分子水凝膠材料的製備。研究人員在一前期構築的模塊化超分子組裝體系（Angew.Chem. Int.Ed. 2019, 58,3800； J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2847）基礎上，發現通過對模塊分子進行溫和的老化處理，即可誘導改變後續分子的組裝路徑，由自發條件下的親熱力學控制轉變為親動力學控制，組裝形成一種獨特的亞穩態超分子水凝膠材料。進一步研究發現，體系中的組裝前體分子在老化處理過程中，自組裝成納米級的聚集體，該聚集體作為成核中心，改變了分子組裝成核過程，誘導組裝過程轉變為親動力學控制型，最終形成動力學控制的超分子組裝產物。該超分子凝膠表現出獨特的瞬態特性，其結構隨時間可進行緩慢的演變，最終轉變為相對穩定的凝膠狀態。
這種分子老化誘導瞬態超分子水凝膠的合成，不僅為非平衡態超分子自組裝體系的構築開闢了一條新的簡便方法，而且還展示分子老化對超分子組裝過程的重要影響，在未來的超分子組裝研究中不容忽視。
華東理工大學化工學院為該工作的第一完成單位，論文的第一作者為該院特聘研究員王義明，通訊作者為合作伙伴荷蘭代爾夫特理工大學的Jan H. van Esch教授，郭旭虹教授在該工作開展過程中提出了寶貴的建議，並在材料表徵上提供了支持和幫助。該項目得到了國家自然科學基金、華東理工大學創新人才計劃專項項目的支持。
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