受人體組織自修復過程啟發(fā)，東南大學生物醫(yī)學工程學院教授趙遠錦課題組研制出一種自修復光子晶體水凝膠，具有潛在生物醫(yī)學應用價值。這項研究成果Bio-inspired self-healing structural color hydrogel發(fā)表在新一期美國《國家科學院學報》上。
水凝膠材料由于其獨特的柔軟性及保水功能被廣泛用于生物傳感、組織工程等方面；但這種材料在生物醫(yī)學領域也面臨應用局限，由于組成穩(wěn)定、結構單一，它還無法實現(xiàn)自修復功能。
趙遠錦課題組提出了構建三維交聯(lián)網(wǎng)格復合凝膠體系的方法來解決這一難題。他們首先將無自修復功能的水凝膠做成三維有序多孔結構，然后將另外一種有自修復功能的水凝膠灌注到多孔結構內部，這種方法獲得的復合材料就具有自修復功能，“完全斷開的材料都可以被修復”。
圖1 具有自修復功能的反蛋白石光子晶體水凝膠制備示意圖
趙遠錦教授課題組這項工作的主要創(chuàng)新點是復合結構的設計。這種設計可以賦予很多非自修復的水凝膠自修復功能，有點類似于植物的嫁接、器官的移植等。
這項研究所選用的兩種水凝膠都不是他們研制的，但是將非自修復凝膠與自修復凝膠復合在一起來構建新型自修復凝膠的設想，是他們最先提出的。
圖3 具有自修復功能的反蛋白石光子晶體水凝膠
研究顯示，這種復合水凝膠在自修復前后都表現(xiàn)出了較好的生物相容性，表明了其潛在的生物醫(yī)學價值。另外，由于具有有序微結構等特征，這種復合材料可以構建出三維的結構色圖案，用于藝術品、光波導、防偽等領域。
圖4 構筑三維光子晶體材料
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