Small Methods:水凝胶在医疗和环境领域中的应用

水凝胶是由亲水性分子通过物理或化学交联作用,形成的一种具有三维交联网状结构的软湿材料,具有亲水性而又不溶于水。水凝胶材料由于其优异的性质近些年来在生物医用、环境卫生、化妆品以及食品工业等众多领域都得到广泛的应用。与弹性体不同,水分子作为液相分散介质填充于整个三维网状结构的内部空隙,这为水凝胶的功能化构筑提供了有利的空间。通过结构设计和负载不同功能因子构建功能性和外部刺激响应性智能水凝胶在各大研究领域备受青睐,例如用于药物或细胞的载体、组织工程和生物传感器等,水凝胶展现出独特的优势。

近期,新加坡南洋理工大学化学与生物医学工程学院Jong-Min Lee教授研究团队发表了题为“Hydrogels for Medical and Environmental Applications”的综述文章,全面总结了水凝胶在生物医学和环境领域的前沿研究进展,同时为构建功能和环境响应性水凝胶提供了理论指导。该论文近期在线发表在Small Methods杂志上(DOI: 10.1002/smtd.201900735)。

水凝胶作为一种与人体组织类似、种类丰富、具有三维交联网络结构的材料,在生物医学、医药以及环境领域扮演着至关重要的角色。该论文首先列举了目前水凝胶在生物医学和生物学领域的应用。多孔的网络结构和优异的吸水性使得水凝胶能够模仿人体组织的微环境,通过调节凝胶的物化性能、机械性能以及功能性可用于各种生物学和生物医学领域,例如生物传感,药物输送,癌症治疗,再生医学等。之后该论文探讨了关于水凝胶材料在为保护环境采取的预防措施中取得的重要研究进展。着重介绍了凝胶作为化学传感用于气体传感和检测以及水凝胶在水的修复,脱盐和重金属吸附方面的最新应用进展。该论文以实际生产应用为导向综述了凝胶材料结构与性能之间的关系,为更有效地构筑功能化和环境响应性实用水凝胶提供了理论指导。作者相信水凝胶作为一种可持续、低成本、简单易得的材料,是改善环境和公共卫生强而有力的工具。

该论文的第一作者为爱丁堡大学英国生物碳研究中心地球科学学院博士Anjali Jayakumar,通讯作者为新加坡南洋理工大学化学与生物医学工程学院Jong-Min Lee教授。该课题得到了新加坡教育部提供的学术研究基金(RG17/16)的资助和支持。