近年来，由多糖制备的水凝胶具有优异的生物相容性和可降解性，而基于软硬结合的双网络策略为开发高强度、高韧性、高稳定性的水凝胶开辟了一条重要的新途径。两者相结合得到的多糖基双网络水凝胶具有丰富的官能团以及独特可调的结构，表现出优异的物理化学性质和力学性能，在医用材料、柔性电子等方面具有应用前景。因此，将多糖作为双网络水凝胶中的刚性网络已经成为目前的研究热点。
武汉大学化学与分子科学学院周金平教授课题组受邀在Journal of Polymer Science上发表综述文章“Recent developments of polysaccharide-based double-network hydrogels”，系统地总结了近年来利用纤维素、甲壳素、壳聚糖等一系列生物相容性好、可生物降解多糖构建双网络水凝胶的方法，水凝胶网络结构、性质以及在生物医用和能源储存与转化等应用领域的研究进展（图1）。
作者首先概述了近年来利用纤维素、甲壳素、壳聚糖、海藻酸钠、卡拉胶，透明质酸，琼脂糖，环糊精等一系列多糖制备双网络水凝胶的方法和原理。总结了通过三种典型的网络结构（全化学交联、全物理交联以及化学/物理杂化交联）互连的多糖基双网络水凝胶（图2）。尤其，非共价和/或动态共价相互作用的引入赋予多糖基双网络水凝胶独特的性能（如自愈性、粘附性、形状记忆、导电性以及生物活性）。作者还详细讨论了多糖基双网络水凝胶在生物医用领域（如伤口修复、组织工程、药物递送）和能源转化与存储领域（如柔性传感、超级电容器、水系电池）的研究进展。
最后，作者展望了多糖基双网络水凝胶面临的挑战和机遇。1）柔性网络结构单一：依赖于单一聚丙烯酰胺/聚丙烯酸/聚乙二醇/聚乙烯醇长链聚合物增韧机制，即在发生机械应变时，其共价结构的网络保持固定直到聚合物链断裂。需要探索新颖的聚合物网络和增韧机制，改善和拓展现有多糖基双网络水凝胶材料的性能。 2）水凝胶的长期水稳定性和环境耐受性：在极度寒冷或者干旱的环境下，以水为分散介质的水凝胶因易冻结或失水而限制其应用，因此开发具备抗冻/抗干燥的多糖基双网络水凝胶具有重要意义。3）高强度高韧性：对于水凝胶来说，强度和韧性是至关重要的。然而，这两个属性通常是相互排斥的，需要多维度、多机制相结合制备新型多糖基双网络水凝胶，同时增加其强度和韧性。4）多糖基双网络水凝胶基器件的功能集成及规模化制备：未来的水凝胶基器件应在灵活性、适应性、生物相容性等功能进行创造性的整合，此外，制备具有多功能的大规模水凝胶材料将加速其工业化应用。总之，在这一领域还需要广大研究人员开展更多的工作，以促进其未来的设计以及实现新的功能和应用。
武汉大学化学与分子科学学院博士研究生张皓东为本文第一作者，通讯作者为武汉大学化学与分子科学学院周金平教授。该研究得到了国家自然科学基金和湖北省重点研发计划等基金的资助。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pol.20220510
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