论文标题：Chemically triggered life control of“smart” hydrogels through click and declick reactions（化学调控软资料性命周期）

期刊：Frontiers of Chemical Science and Engineering

作者：Xing Feng, Meiqing Du, Hongbei Wei, Xiaoxiao Ruan, Tao Fu, Jie Zhang, Xiaolong Sun

颁发功夫：22 Apr 2022

DOI：10.1007/s11705-022-2149-z

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钻研布景及意思

水凝胶作为一类高度交联的软资料
，凭借其优良的生物相容性、可编程性、可控的降解机能
，已成为一种梦想的资料
，并被宽泛利用于各个领域。只管天然水凝胶具备降解或回收机能
，但存在功夫和空间尺度上操控的局限性以及较差的机械机能
，而合成水凝胶很好添补了天然水凝胶的缺点。但是
，大多合成的高分子资料无法实现回收或结构沉塑
，以至于存在传染、成本昂贵、加工和造作难题、能源浪费等景象
；谡庑┪侍
，以关环方式梦想地实现PEG的回收拥有沉要意思
，开发这种拥有可降解个性的新资料是一个沉要指标
，在医学、药物输送、微电子和环保等领域具备利用远景。

图1. 水凝胶合成、降解、回收及再生示意图

重要钻研内容及重要结论

选取蕴含有二甲硫醇酯的共轭受体1
，2
，3（CAs）作为水凝胶交联剂
，利用四臂PEG胺?4在有机和水性介质中与CA反映
，别离造备了高度交联的聚合物（图1）
；对在有机系统和水系统平别离造备的水凝胶进行了结构、描摹、机能表征
；利用乙二胺化学触发水凝胶的降解
，并对降解行为进行功夫观察
；最后
，对降解后的溶液进行原料PEG的屡次回收并实现了水凝胶的再生。得到了以下重要结论：（1） 有机系统和水系统造备的水凝胶的机能差距较大。前者有更快的成胶速度、更高的杨氏模量（~48/46/61 kPa）、更高的交联度
，但是孔径、拉伸机能和交联率均幼于水系统水凝胶。这是由于胺-硫醇的偶联反映在有机溶剂中拥有更高的反映活性
，使得水凝胶网络越发缜密。

图2. 水凝胶的结构、描摹、机能表征

（2） 水凝胶均能够在乙二胺触发下产生降解
，且降解效能差距较大（图3）。尝试过程的照片和降解率柱状图均批注有机系统水凝胶降解更慢
，并且选取共轭受体2造备的水凝胶降解是最慢的
，必要长达38幼时（有机系统）/14.5幼时（水系统）能力够齐全降解。

图3. 水凝胶降解的尝试观察以及降解率统计

（3） 降解后的溶液能够进行原料PEG的回收
，这是由于降解产生的是胺–胺复分化反映
，会开释出原始的反映物
，即四臂PEG胺?4
，将降解后的溶液旋蒸后参与冰乙醚再冷冻离心
，使得大分子聚合物4以沉淀大局析出。将析出物进行NMR和GPC表征（图4）
，证了然其与商用四臂PEG胺的一致性
，并利用回收PEG与共轭受体再次产生胶凝以实现水凝胶的再生。对于四臂PEG胺的回收能够屡次进行
，依照一样的操作将再生水凝胶降解后进行沉复的三次回收
，回收率可达62 %。

图4. 回收的四臂PEG胺聚合物表征以及水凝胶再生

钻研亮点

选取基于“胺–硫醇”的新型偶联反映造备了水凝胶软资料
，且造备过程单一
，前提和善。新资料拥有高的机械刚度
，可实现化学触发的刺激响应行为
，降解后实现了原料回收再利用
，节约了资料造备的经济成本
，并且可沉复性回收
，是一种潜在的环境敦睦型资料。有关成就以“Chemically triggered life control of“smart” hydrogels through click and declick reactions”为题颁发在Frontiers of Chemical Science and Engineering上。DOI 10.1007/s11705-022-2149-z

提要

The degradation of polymeric materials is recognized as one of the goals to be fulfilled for the sustainable economy. In this study, a novel methodology was presented to synthesize multiple highly cross-linked polymers (i.e., hydrogels) through amine–thiol scrambling under mild conditions. Amine-terminated poly(ethylene glycol) (PEG-NH2) was reacted with the representative conjugate acceptors to synthesize hydrogels in organic and aqueous solutions, respectively. The materials above exhibited high water-swelling properties, distributed porous structures, as well as prominent mechanical strengths. It is noteworthy that the mentioned hydrogels could be degraded efficiently in hours to release the original coupling partner, which were induced by ethylene diamine at ambient temperature through amine-amine metathesis. The recovered PEG-NH2 reagent could be employed again to regenerate hydrogels. Due to the multiple architectures and functions in polymeric synthesis, degradation and regeneration, a new generation of “smart” materials is revealed.

作者及团队介绍

冯星（第一作者）
，西安交通大学2019级硕士钻研生
，钻研方向新型水凝胶资料。

张杰（通讯作者）
，空军军医大学预防医学系教授
，获国度百千万人才工程“有凸起贡献中青年专家”
，美国辐射钻研学会居里夫人奖
，亚洲辐射钻研学会卓越青年科学家奖等。承担全军后勤沉大项目
，陕西省杰青基金等课题10余项。

孙晓龙（通讯作者）
，西安交通大学性命学院教授
，入选2020年高档次人才引进青年项目和校A类青年拔尖人才打算。2012年毕业于华东理工大学
，2015年于英国巴斯大学博士毕业
，2018年于美国德州大学奥斯汀分７⒄共┦亢笞暄。2019年独立建组
，课题组聚焦于荧光传感技术及软物质职能资料开发。钻研成就颁发于Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Nat. Chem.、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Cent. Sci.等学术期刊。

期刊信息

Frontiers of Chemical Science and Engineering（SCI
，影响因子4.204）是2007年创注销版的全英文化学科学与工程领域国际综合性学术刊物
，由教育部主管、高档教育出版社、中国工程院与天津大学结合主办
，德国Springer公司海表刊行
，以网络版和印刷版两种大局出版。主编为天津大学王静康院士、中科院孝感资料所薛群基院士和郑州大学刘炯天院士。该刊沉点登载反映当前化学科学与工程领域热点的优良学术论文及综述
，以快捷方式颁发最新钻研成就。涉及化学科学与工程的所有领域
，重要蕴含：催化及反映工程
，清洁能源
，职能资料
，纳米科学与技术
，生物资料和技术
，颗粒技术和多相过程
，分离科学与技术
，可持续技术和绿色过程等。

? 影响因子 Impact factor：4.204（2021年最新颁布）

? 通过Springerlink平台面向全球推广
，全球刊行

? 国际化审稿平台
，随时查问稿件处置状态

? 在线优先出版（Online First）大局
，保障文章以最急剧度颁发

? 无版面费

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高档教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊
，于2006年正式创刊
，以网络版和印刷版向全球刊行。系列期刊蕴含基础科学、性命科学、工程技术和人文社会科学四个主题
，是我国覆盖学科最宽泛的英文学术期刊群
，其中13种被SCI收录
，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录
，拥有肯定的国际学术影响力。系列期刊选取在线优先出版方式
，保障文章以最急剧度颁发。

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