来源：医院王本杰
胶体凝胶因其优异的粘弹特性而具有特别的吸引力。利用粒子间非共价可逆性相互作用，胶体凝胶可以呈现自愈。然而，由聚合物颗粒构成的自愈胶体凝胶机械性能较差，制约了其广泛应用。胶体凝胶的力学性能可能通过无机纳米颗粒增强，但这种抗较大压缩或拉伸载荷的复合胶体凝胶尚未见报道。截至目前，由于胶体凝胶较弱的机械性能，材料的自我修复能力只能通过流变学实验证明。此外，如果通过无机填料增加胶体凝胶的力学性能，会损害复合材料的自修复能力。因为良好的机械鲁棒性和自修复能力在实际应用中都非常重要，因而研发两者兼顾的自修复生物材料很具有挑战性。
本文作者开发了一种新的具有良好机械性能和自修复能力的纳米复合胶体凝胶，通过（1）精确控制的颗粒组装（2）凝胶网状结构形成的机制的深入了解，和（3）对于凝胶网状系统构成与结构的精确调整。
作者分别应用两性软明胶纳米粒子和带负电荷的硬二氧化硅纳米颗粒作为有机和无机胶体构成物。为了防止二元胶体直接混合而造成不可控聚集，作者通过控制胶体系统的PH值来完成纳米粒子的静电组装，形成均质的二元胶体。这些均质凝胶表现出优异的自修复能力；表现在受到破坏性剪切后即刻恢复凝胶弹性。此外，作者首次发现，胶体凝胶不仅可以抗大量压缩和拉伸载荷，也能够在剪切或切割后完全自愈。本研究为复合胶体凝胶的结构和机械性能提供了新的、关键的视角，为胶体凝胶的实际应用开辟了新的途径。
Scheme1凝胶网络形成示意图和凝胶形成前后的共聚焦和宏观图像，红色和绿色粒子分别代表明胶和二氧化硅。
图1.通过pH控制，由带相反电荷的二氧化硅和明胶纳米颗粒静电组装形成的胶态网络，（R=5和?=0.05）a)由二氧化硅（绿色）和明胶（红色）纳米粒子组成的胶体复合凝胶凝胶化过程中不同时间点的共焦显微图像。b）葡萄糖酸内酯分解过程中（80×10?3m）pH值变化c）PH值与二氧化硅和明胶纳米颗粒的Zeta电位变化d）凝胶形成过程中的二氧化硅和明胶纳米粒子相对颗粒流动（应用粒子图像测速技术）。e）凝胶形成过程中的储存模量（G′）和损耗模量（G″）。图像中的标尺为25微米。
图2.a）共聚焦显微镜图像显示不同二氧化硅-明胶比（R）下凝胶网状结构的微观结构；红色和绿色像素分别代表明胶和二氧化硅纳米粒子（?=0.05）。胶体凝胶的粘弹性性质：b）二氧化硅-明胶比（R）下胶体凝胶的储存模量（G′）和损耗模量（G″）（?=0.05）。
c）不同颗粒体积分数胶体复合的凝胶频率与储存模量（实心符号G′）和损耗模量（空心符号G″）（R=5）。d）胶体凝胶储存模量（G′）（R=5）时体积分数?和临界体积分数?C；红色线对应幂律拟合。图像中的标尺为25微米。
图3.破坏性剪切作用下胶体凝胶的自愈行为。a）在三个周期的破坏性剪切（振荡应变扫描从0.1%到%增加应变，频率固定为1Hz）下胶体复合凝胶存储模量（黑色符号，G′）和损耗模量（红色符号，G″）的变化（R=5和?=0.3）和复原（振荡时间扫描为0.5%应变，频率1Hz，30min）。B）存储模量G′在破坏性剪切周期和恢复周期的函数（R=5，?=0.3）。C）凝胶网络结构损伤前和自愈后的共聚焦图像（R=5，?=0.05）。（d）凝胶网络破坏30min后储存模量（G′）的恢复与体积分数（R=5）。
图4.原始凝胶与自修复凝胶的应力应变曲线（a）压缩载荷（b）拉伸载荷。图中的红线和黑箭头分别表示切割/自愈接口和作用力方向。c，d）大体照片显示新鲜切断的复合胶体（粉色和紫色）的自愈形成两柱之间的桥接（c），或在玻璃片下的垂直支柱（d）。
原文：
DibaM,WangH,KodgerTE,ParsaS,LeeuwenburghSC.HighlyElasticandSelf-HealingCompositeColloidalGels.AdvMater.Jan9.doi:10./adma..[Epubaheadofprint]
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