Sci. Adv: 通过结合应力强化聚合物和超分子聚合物合成多动态水凝胶

大自然利用离散分子构件形成聚合物，在细胞内（细胞骨架）和细胞外（细胞外基质）组装成多成分、多动力学网络。纤维内部的分子动力学和纤维之间的相互作用决定了（非）线性力学，如应力硬化和松弛，并最终决定了生物功能。目前的合成系统只能捕捉一个动态过程。在这里，我们将应力强化聚合物与超分子聚合物结合在一起，创造出多动态水凝胶。超分子聚合物的分子动力学至关重要：它们决定了与应力加固聚合物的相互作用强度以及随后混合网络的动态机械性能。我们的多动态水凝胶支持成纤维细胞扩散的能力证明了它的生物相关性。未来的工作可能涉及向细胞展示各种动态生物活性线索。

图文简介

全合成、多动态水凝胶网络

二组分和三组分网络中的协同性质

超分子纤维的协同性能是由超分子纤维的分子动力学决定的

双组分网络中的细胞响应由时间尺度上的控制决定

三组分网络中的细胞响应- -分子动力学决定了细胞铺展，与体积刚度、应力刚化、应力松弛和配体浓度无关。

总之，我们在全合成材料中设计了各种与生物相关的动态过程，以重现自然界的复杂性，而其他合成系统只能捕捉到一种动态过程。其中最关键的是超分子聚合物的分子动力学：它们决定了与共价聚合物的相互作用强度，以及随后混合水凝胶网络的（非线性）机械、结构和动态特性。细胞生长实验证明了我们在仿生材料中设计的各种时间尺度的生物学相关性：细胞的扩散由分子动力学控制，而分子动力学决定了体积和非线性刚度以及配体的动态呈现。未来的工作可能会针对特定细胞反应的时间尺度进行优化，有针对性地向细胞传递生物活性线索。

论文信息

通讯作者：Patricia Y. W. Dankers*