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具有碱性 pH 响应性和可调凝胶 pH 值的内部硼-氮配位硼酸酯水凝胶的模块化设计和键合机制
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2023-03-06 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c03550
Haifei Kang 1 , Wenying Wei 1 , Lingshun Sun 1 , Ran Yu 1 , Erkang Yang 1 , Xiaopei Wu 1, 2 , Honglian Dai 1, 2, 3
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硼酸酯水凝胶因其对多种疾病相关触发因素的刺激反应而广泛应用于生物医学领域。然而,凝胶化受限的 pH 值和较差的水解稳定性限制了它们在可变生理微环境中的应用。在这里,我们报告了一种模块化共轭方法,通过用苯硼酸或N , N构建聚合物来设计内部硼氮配位硼酸酯 (IBNCB) 水凝胶-基于酰胺的双(2-羟乙基)部分。制备了八种不同的由聚合物/聚合物或聚合物/小分子组成的 IBNCB 水凝胶模型,在碱性环境中表现出独特的 pH 响应性、增强的水解稳定性、双向 pH 可调机械性能以及较低和可调的凝胶 pH 值。此外,IBNCB 水凝胶保持了对活性氧 (ROS)、葡萄糖和温度的溶胶-凝胶过渡响应。特别是,我们发现形成理想的 IBNCB 水凝胶所需的 pH 值应大于苯硼酸的 p K a但低于NN-双(2-羟乙基)的p K a ,并降低 p K a苯硼酸的加入可以降低凝胶化的 pH 值。NN-双(2-羟乙基)中叔胺的p K a被证明在 B-N 配位键的形成中很重要,这影响了 IBNCB 键的形成。最后,我们探讨了主链电荷对凝胶性的影响,并提出了水凝胶中IBNCB键的动态平衡机制。我们期望多重刺激响应的 IBNCB 水凝胶将为设计对物理化学信号敏感的智能材料提供一种新策略。此外,基于酰胺的模块化共轭可用于生成理论上无限数量的新型 IBNCB 材料,包括微凝胶、聚合物囊泡和微纳米颗粒。



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更新日期:2023-03-06
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