北京化工大学马贵平/常州大学邱琳：应变/NIR 响应智能水凝胶敷料

智能响应水凝胶因其对多种刺激的响应，在人体健康实时监测中具有广阔的应用前景。最近，北京化工大学和常州大学的科研团队开发了一种基于导电 MXene 纳米片和温度敏感 PNIPAm 聚合物的新型智能水凝胶敷料。选择γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）对MXene的表面进行进一步功能化，以提高MXene和PNIPAm之间的界面相容性。

团队制备的 K-M/PNIPAm 水凝胶被发现具有应变敏感特性，以及对 NIR 相变和体积变化的响应。当用作应变柔性传感器时，该 KM/PNIPAm 水凝胶表现出高应变灵敏度，应变系数 (GF) 为 4.491，工作应变范围宽 ≈250%，响应速度快约 160 ms，循环稳定性好（即，20% 应变下 3000 秒）。此外，这种K-M/PNIPAm水凝胶可作为一种高效的近红外光控释药载体，实现按需释药。这项工作为智能响应水凝胶在人体健康实时监测和近红外控制药物释放功能中的应用铺平了道路。

图 1. (a-g) K-M/PNIPAm 水凝胶制备示意图。(h) 原位聚合前混合溶液中的组分示意图。(i) 原位聚合后水凝胶中组分的示意图。(j) 通过引入 KH570 对 MXene 进行表面功能化的示意图。

图 3. (a) 不同 KH570-MXene 含量的 K-M/PNIPAm 水凝胶在 1% 应变下的扫描频率流变行为。(b) 具有不同 KH570-MXene 含量的 K-M/PNIPAm 水凝胶在 1Hz 频率下的热流变行为。(c) K-M2/PNIPAm 水凝胶对不同材料表面的粘附，包括木材、塑料、PDMS、金属、玻璃和皮肤。(d) K-M2/PNIPAm 水凝胶在通过 LED 灯泡拉伸期间电导率变化的照片。(e) K-M0/PNIPAm 和 (f) K-M2/PNIPAm 冻干水凝胶的 SEM 图像。

图 6. (a) K-M2/PNIPAm 水凝胶在不同发射功率的 NIR 照射下的温度变化曲线。(b) 不同 KH570-MXene 含量的水凝胶在 0.5 W 发射功率 NIR 照射下的温度变化曲线。(c) 不同KH570-MXene含量的水凝胶在0.5 W发射功率近红外辐射下的TC药物释放曲线。(d) 在 0.5 W 发射功率 NIR 照射下具有不同 KH570-MXene 含量的水凝胶的温度分布的红外热图像。(e) 具有不同 KH570-MXene 含量的水凝胶在以 0.5 W 发射功率进行近红外照射 10 和 70 分钟后的 TC 累积释放。(f) 近红外辐射下TC的药物释放原理示意图。

相关论文以题为Bifunctional Smart Hydrogel Dressing with Strain Sensitivity and NIR-Responsive Performance发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。通讯作者分别是北京化工大学马贵平教授、和常州大学邱琳副教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acsami.1c15312