水凝胶（Hydrogel）是一种以水为分散介质的材料，通常具有交联网状结构，能够吸收大量的水（水含量可高达99%），堪称“相当水”的材料。我们都知道水凝胶具有良好的柔性，能保持一定的形状，也能通过物理化学方法进行修饰以实现多样功能，这些特点使其在组织培养、伤口敷料、人造肌肉、软体机器人、可穿戴器件等方面具有广泛的应用。那么，具体有哪些关于水凝胶的“黑科技”呢？小编带大家来盘点一下。

1、除菌率高达99.99%！美科学家研发新型水凝胶片 一片可净化一升河水

对水进行消毒最常见的方法通常是将水煮沸，但这可能会花费大量的时间和精力，而在发展中地区可能不容易做到这一点。科学家们正在用太阳能蒸馏器、石墨烯过滤器和自动氯分配器等设备来解决这个问题，但这些设备往往效率低下或仍然需要大量能源。

在这项新研究中，研究人员开发了一种相对简单、不需要能量的净化方法。这是一种水凝胶片，可以简单地放入盛水的容器中，在一个小时左右的时间内杀死99.999%以上的细菌。然后，水凝胶可以被轻易去除，不留下任何残留或化学物质。

据了解，这种片剂的工作原理是产生过氧化氢，过氧化氢与活性炭颗粒一起，通过破坏细菌的新陈代谢来杀死细菌。研究小组表示，在这个过程中不会产生有害的副产品。

另一方面，据研究人员透露，这些水凝胶片剂也可以用于改进其他技术，如太阳能蒸馏。这些系统的工作原理是通过聚集太阳的热量蒸发水分，并将其收集到另一个容器中，留下污染物。这种设备可能会被微生物堵塞，但研究小组表示，这种新的水凝胶可以防止这种情况的发生。

研究人员表示，尽管到目前为止只进行了小规模的测试，但这种新的水凝胶应该相当容易可以扩大规模。材料和过程既便宜又简单，材料可以被塑造成各种形状和大小，以适合特定的应用场景。

2、“粘”住伤口成真：广州医生研发新型水凝胶

记者从中山大学中山眼科中心获悉，该中心袁进团队研发出一种光固化生物粘合水凝胶，可以实现无缝线角膜移植，研究成果已发表在生物材料领域期刊《Bioactive Materials》（《生物活性材料》）中。待该科研成果实现转化后，将为眼科以及外科手术领域提供一种无缝线生物粘合技术的新选择。

该团队研发了一种由甲基丙烯酰化明胶（GelMA）和氧化葡聚糖（ODex）组成的光固化生物粘合性水凝胶。

该新型生物粘合剂具备良好的光学透明性、组织粘附性和细胞生物相容性，实现了无损伤、无缝线原位固定板层角膜植片，为眼科和外科手术的组织固定提供了新的思路。

这也是该团队继“复合生物载药角膜接触镜（ACS Nano 2016）”“化学结枝修饰生物活性羊膜（Frontiers in Bioengineering 2020）”之后又一重要成果。

3、上海交大发展了一种神奇水凝胶粘合剂，光照五秒即刻修复口腔黏膜

有一种在口腔环境下应用已久的材料—光固化齿科材料，其独特的单组份光固化不仅易于操作且过程精确可控，因此在牙科领域取得巨大成功。受此启发，上海交通大学朱麟勇教授、林秋宁研究员团队与上海交通大学口腔医学院蒋欣泉教授研究团队合作，提出使用光固化水凝胶粘合剂作为口腔黏膜修复材料。然而，构建齿科材料的光引发自由基聚合机制不能简单地嫁接到水凝胶粘合剂中应用于黏膜修复。一方面，自由基存在一定的生物毒性，会对粘膜造成进一步损伤；另一方面，自由基聚合存在氧阻聚问题，降低了材料的交联效率，这个问题在制备薄层水凝胶时尤为突出，甚至完全阻碍了水凝胶的形成。在前期工作中，该团队提出并发展了一类基于非自由基的光偶联反应，通过光触发醛基与氨基的偶联反应，在形成水凝胶交联网络的同时使胶层锚定在组织表面，该水凝胶技术不仅克服了自由基体系的固有缺陷，而且具备优异的组织粘附特性。然而，醛基与氨基反应缓慢的动力学限制了其在潮湿和动态口腔环境中的应用。

该研究论文的通讯作者Guihua Yu说，“我们的多功能水凝胶可以在缓解全球水资源短缺方面发挥很大作用，因为它易于使用、高效，并有可能大规模生产。”

研究小组表示，下一步是寻找方法来进一步提升水凝胶的性能，以杀死更多种类的细菌和病毒，而且该团队还在将几个原型商业化。这项研究已于近期发表在了《先进材料》杂志上（Advanced Materials）。

4、日本科学家开发新型水凝胶，可根据温度和酸度释放抗癌药物

据外媒报道，将抗癌药物装入药物输送容器中，在释放药物之前，可以将药物输送到肿瘤部位，可以提供新的高效治疗形式，日本的科学家为此开发了一种很有前景的新技术。该团队的多功能新型水凝胶可以装入抗癌药物，然后根据肿瘤微环境的温度和pH值变化释放药物，作为手术切除后取出残留癌细胞的工具。

这种新型水凝胶是东京理科大学科学家的研发成果，他们针对许多抗癌药物在服用后容易在人体内迅速分解的特点，开发出了这种水凝胶。水凝胶由水状聚合物网络组成，在这一领域提供了一种具有巨大潜力的递送工具，可使药物保持稳定和完整，直至到达目的地。

这些药物可以通过注射器注射，然后在体内激活，例如通过受到红外线的照射。其他的可能性还包括设计水凝胶对肿瘤微环境中的某些刺激做出反应，比如暴露在温度或pH值变化下会膨胀或收缩，并以此释放药物。

5、科学家开发出新型水凝胶生物材料：可修复心脏、肌肉和声带

结合化学、物理学、生物学和工程学的知识，麦吉尔大学的科学家们开发了一种足以修复心脏、肌肉和声带的生物材料，代表了再生医学的一个重大进步。

“心脏损伤的人往往面临一个漫长而棘手的恢复过程，愈合是具有挑战性的，因为在心脏跳动时，组织必须承受持续的运动。声带的情况也是如此。”麦吉尔大学机械工程系的博士生 Guangyu Bao 说，“到目前为止，还没有足够强的注射材料来完成这项工作。”

由 Luc Mongeau 教授和 Jianyu Li 助理教授领导的团队开发了一种用于伤口修复的新型可注射水凝胶。这种水凝胶是一种生物材料，为细胞提供生存和生长的空间。一旦注入人体，该生物材料形成一个稳定的多孔结构，允许活细胞生长或通过，以修复受伤的器官。

Guangyu Bao 说：“结果是有希望的，我们希望有一天这种新的水凝胶将被用作植入物，以恢复声带受损者的声音，例如喉癌幸存者。”

记者了解到，科学家们在他们开发的一台模拟人类声带极端生物力学的机器中测试了水凝胶的耐久性。以每秒 120 次的速度振动超过 600 万次，新的生物材料保持完好无损，而其他标准的水凝胶则断裂成碎片，无法处理负载的压力。

本文来源：科创板日报，南方都市报，小材科研，cnBeta，IT之家