近日，我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院高分子化學(xué)與物理團(tuán)隊(duì)在刺激響應(yīng)水凝膠領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)研究成果“X-ray-Induced Photodegradation of Hydrogels by the Incorporation of X-ray-Activated Long Persistent Luminescent Nanoparticles” 以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在化學(xué)國(guó)際頂級(jí)期刊《Journal of the American Chemical Society》（2025,147, 20273?20283,內(nèi)封論文）上，化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院高分子與物理專(zhuān)業(yè)碩士研究生李?yuàn)檴櫈檎撐牡谝蛔髡?，張海磊副教授與根特大學(xué)R. Hoogenboom院士為通訊作者。

水凝膠是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域呈現(xiàn)良好應(yīng)用前景，利用外界刺激誘導(dǎo)水凝膠的原位降解具有重要的意義。近年來(lái)，光控降解型水凝膠在藥物可控釋放領(lǐng)域的應(yīng)用研究受到了廣泛關(guān)注，但光降解反應(yīng)的誘發(fā)波長(zhǎng)通常位于紫外/可見(jiàn)光區(qū)，該區(qū)間的光波在生物組織中的穿透性較差，限制了其在深部組織的應(yīng)用，這是目前光控降解型水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)面臨的瓶頸問(wèn)題。本項(xiàng)研究在前期工作基礎(chǔ)上（Nature Communications, 2024, 15: 2055; Nature Communications, 2024, 15: 3247）提出了一種新穎的思路，通過(guò)合成9,10-蒽醌基雙烯類(lèi)交聯(lián)劑，與單烯類(lèi)交聯(lián)劑進(jìn)行共聚合反應(yīng)，并將曙紅Y原位負(fù)載于凝膠網(wǎng)絡(luò)中，合成了綠光降解型凝膠。通過(guò)綠光照射激發(fā)曙紅Y產(chǎn)生活性氧，進(jìn)一步誘發(fā)9,10-蒽醌基交聯(lián)單元發(fā)生斷鍵，以此實(shí)現(xiàn)綠光降解行為。另一方面，合成的具有長(zhǎng)余輝發(fā)射性能的X射線(xiàn)閃爍體，可在終止外源性X射線(xiàn)照射后仍可發(fā)射長(zhǎng)達(dá)4000s的肉眼可見(jiàn)綠色余暉光，且余暉光波段與前述凝膠的響應(yīng)波段高度契合。將其與光降解水凝膠進(jìn)行原位復(fù)合，在具有強(qiáng)穿透性特點(diǎn)的X射線(xiàn)照射作用下，X射線(xiàn)激活閃爍體納米材料發(fā)射綠色光波，使曙紅Y單元產(chǎn)生活性氧，進(jìn)一步誘發(fā)深層組織模型下的凝膠解聚反應(yīng)，以此構(gòu)建X射線(xiàn)-光降解級(jí)聯(lián)反應(yīng)體系。本體系對(duì)于解決傳統(tǒng)光控降解型材料難以在動(dòng)物體內(nèi)等密閉體系中應(yīng)用提供了一種解決方案。

以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 22102045）、國(guó)家留學(xué)基金委公派高級(jí)研究學(xué)者、訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者、博士后項(xiàng)目（No. 202108130104）、河北省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目基礎(chǔ)研究重點(diǎn)培育專(zhuān)項(xiàng)（No. 22102045）、河北大學(xué)多學(xué)科交叉研究計(jì)劃資助項(xiàng)目（No. DXK202301）和河北大學(xué)生命科學(xué)與綠色發(fā)展研究院的經(jīng)費(fèi)支持。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1021/jacs.4c14477

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46287-8

https://www.nature.com/articles/s41467-024-47559-z

（河北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院供稿）