水凝胶是由亲水性分子或聚合物通过共价键、氢键或范德华力等作用交联形成、能在水中溶胀并保持大量水分的三维网状结构材料。由于具有优异的生物相容性和尺寸可调的多孔结构，水凝胶现已被广泛地用于隐形眼镜、组织工程、诊断学、药物控制释放等生物医用领域。但是，水凝胶普遍存在机械性能差、受力后疲软等缺点。
中国科学院化学研究所吴德成研究员课题组使用简单的浸泡方法将壳聚糖复合凝胶转化为具有高韧性且能够快速恢复的杂化物理-化学双网络凝胶（图一），相关论文发表于Advanced Materials（2016，DOI: 10.1002/adma.201601742）。
图一：水凝胶的制备和转化机理。
双网络水凝胶（PAM-CS DN hydrogels）中的壳聚糖物理网络（结晶网络或者链缠结网络）在凝胶拉伸变形的过程中受到破坏，从而耗散能量，达到增强增韧凝胶的效果。与复合凝胶相比，双网络凝胶具有更高的机械性能（图二）。在汽车反复碾压实验中，双网络凝胶依然能够保持完整（图三）。凝胶变形后，破坏的物理网络能够在室温下重组形成新的物理网络，从而赋予凝胶自恢复性能。在疲劳测试实验中，连续多次拉伸后的凝胶放置24小时并没有出现疲软现象，相反由于壳聚糖物理网络的重组和凝胶内应力的消除表现出更好的机械性能。
图二：A. 拉伸强度；B.弹性模量；C.断裂能；D.负重。
图三：凝胶的汽车碾压实验。
将复合凝胶浸泡于多种盐溶液中，得到的双网络凝胶的拉伸强度和韧性（曲线面积）均出现了较大的提升。此方法适合于各种不同的化学网络和壳聚糖物理网络的结合来制备杂化物理-化学双网络凝胶，说明浸泡制备双网络凝胶的方法具有通用性。
吴德成研究员课题组的工作提出了一种简单实用的浸泡方法将壳聚糖的复合凝胶转化为杂化物理-化学双网络凝胶，制备得到的双网络凝胶具有高的拉伸强度，超高韧性，优异的负重能力，抗碾压性能，快速的自修复能力和抗疲劳性能。这种方法将为物理-化学双网络凝胶的制备提供了一种新的思路，并有利于拓展双网络凝胶在抗菌材料，药物释放，生物造影，组织工程的应用。
参考文献：Yanyu Yang, Xing Wang, Fei Yang, Hong Shen, and Decheng Wu* A UniversalSoaking Strategy to Convert Composite Hydrogels into Extremely Tough andRapidly Recoverable DoubleNetwork Hydrogels [J]. Advanced Materials, 2016.（DOI: 10.1002/adma.201601742）
————来源：高分子科学前沿
