中國(guó)粉體網(wǎng)訊  粘彈性是材料的重要力學(xué)性質(zhì)之一，儲(chǔ)能模量直接反映材料彈性性質(zhì)，損耗模量反映材料粘性性質(zhì)。人體軟組織和天然抗震凝膠材料通常同時(shí)具有高的儲(chǔ)能模量和損耗模量。因此，制備這類材料一直是具有挑戰(zhàn)性的課題。

由于天然高分子（如多肽和蛋白）的凝膠化結(jié)構(gòu)粘彈性模量通常比較低，目前，制備該類材料多見于通過合成特定結(jié)構(gòu)的高分子或者采用高分子-無機(jī)復(fù)合的方法。膠體粒子凝膠的粘彈性研究則常見于一些具有弱的粘彈性模量的乳狀、漿料體系。常見的膠體粒子凝膠通常為微米尺度的二氧化硅、氧化鋁等微球的聚集組裝體，由于微球表面的穩(wěn)定劑尺寸較微球尺度可以忽略不計(jì)，通常研究凝膠化作用只考慮穩(wěn)定劑間靜電力，常用的理論模型多以硬球模型為基礎(chǔ)的修正模型。然而，由于純粒子組裝體生成的凝膠多為弱相互作用體系，粘彈性通常較低。

無機(jī)膠體納米粒子由于高的表面能而具有復(fù)雜的表面態(tài)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定劑分子與無機(jī)核尺度相差不大。因此，無機(jī)膠體納米粒子的可控組裝、生物效應(yīng)、催化效率等不僅取決于無機(jī)納米粒子的結(jié)構(gòu)或晶型，也通常與穩(wěn)定劑的構(gòu)型構(gòu)象、穩(wěn)定劑和無機(jī)核的配位結(jié)構(gòu)等表面態(tài)性質(zhì)相關(guān)。

溫州醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院溫州生物材料與工程研究所（籌）周云龍研究員與密歇根大學(xué)Kotov 教授團(tuán)隊(duì)合作，通過調(diào)控溶液介電常數(shù)、制備了一系列包括生物分子為穩(wěn)定劑的無機(jī)納米粒子凝膠，并研究了谷胱甘肽等分子配位的無機(jī)納米粒子的粘彈性特征，建立了膠體納米粒子宏觀粘彈性、穩(wěn)定劑分子與無機(jī)核的配位模型和理論模型。

研究發(fā)現(xiàn)，利用谷胱甘肽分子的“柔性”與 “硬度”的無機(jī)核的在相似尺度上的弱相互作用力協(xié)同作用，谷胱甘肽配位的碲化鎘納米粒子的優(yōu)異粘彈系數(shù)最高可達(dá)1.83 MPa，較目前文獻(xiàn)報(bào)道的生物高分子凝膠優(yōu)異粘彈系數(shù)高出100-1000倍，接近于商業(yè)化的粘彈性高分子基抗震凝膠。結(jié)合核磁共振分析和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該膠體納米粒子凝膠體系的粘彈性受穩(wěn)定劑與無機(jī)核的配位結(jié)構(gòu)調(diào)控。隨著納米粒子尺寸增大，谷胱甘肽分子在無機(jī)核晶棱和頂點(diǎn)處的三點(diǎn)配位結(jié)構(gòu)比例逐漸降低，位于晶面的單點(diǎn)配位結(jié)構(gòu)比例增高，谷胱甘肽納米粒子凝膠粘彈性隨之降低。

相關(guān)研究成果以“Unusual multiscale mechanics of biomimetic nanoparticle hydrogels”為題發(fā)表在Nature Communications上（2018，9:181）。（論文鏈接）該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助（21573162，21773172）。