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Inside-Out 3D Reversible Ion-Triggered Shape-Morphing Hydrogels

变形 自愈水凝胶 材料科学 纳米技术 离子 软机器人 肿胀 的 生物相容性材料 组织工程 计算机科学 各向异性 执行机构 生物医学工程 化学 复合材料 人工智能 高分子化学 物理 工程类 量子力学 有机化学
作者
Xuemin Du,Huanqing Cui,Qilong Zhao,Jinfen Wang,Hongsong Chen,Yunlong Wang
出处
期刊:Research [AAAS00]
卷期号:2019: 6398296-6398296 被引量:81
标识
DOI:10.34133/2019/6398296
摘要

Shape morphing is a critical aptitude for the survival of organisms and is determined by anisotropic tissue composition and directional orientation of micro- and nanostructures within cell walls, resulting in different swelling behaviors. Recent efforts have been dedicated to mimicking the behaviors that nature has perfected over billions of years. We present a robust strategy for preparing 3D periodically patterned single-component sodium alginate hydrogel sheets cross-linked with Ca 2+ ions, which can reversibly deform and be retained into various desirable inside-out shapes as triggered by biocompatible ions (Na + /Ca 2+ ). By changing the orientations of the patterned microchannels or triggering with Na + /Ca 2+ ions, various 3D twisting, tubular, and plant-inspired architectures can be facilely programmed. Not only can the transformation recover their initial shapes reversibly, but also it can keep the designated shapes without continuous stimuli. These inside-out 3D reversible ion-triggered hydrogel transformations shall inspire more attractive applications in tissue engineering, biomedical devices, and soft robotics fields.
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