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  α-氨基酸基聚酯脲（PEUs）是近來開發(fā)的一種生物醫(yī)用材料，具有優(yōu)異生物可降解性和抗菌性，降解產(chǎn)物無毒，并且在降解過程中不會(huì)引發(fā)生物體內(nèi)炎癥。該類材料具有較寬的機(jī)械性能調(diào)節(jié)范圍，可在血管、骨骼等各種軟硬器官組織中廣泛應(yīng)用，是目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近日，美國阿克倫大學(xué)（The University of Akron）Matthew L. Becker教授研究團(tuán)隊(duì)基于不同的α 氨基酸和線性二元醇開發(fā)了一系列具有熱響應(yīng)性的三重-形狀記憶聚酯脲。

α-氨基酸基PEUs合成示意圖及其相應(yīng)命名

  該類PEUs材料通過界面聚合反應(yīng)制備，步驟簡便，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。此外，研究團(tuán)隊(duì)未采用傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)的方式來增加體系的機(jī)械性能和穩(wěn)定性，而是基于聚合物結(jié)構(gòu)中的氫鍵形成物理交聯(lián)點(diǎn)來賦予材料優(yōu)異的機(jī)械性能和形狀記憶性。

  研究團(tuán)隊(duì)采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）等測試手段對(duì)聚合物的熱性能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。研究表明該類PEUs具有較寬的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（Tg = 21-73 ℃）和模量（0.5-2.5 GPa）調(diào)節(jié)范圍，Tg和模量隨著二元醇鏈長的降低而呈增加趨勢。通過調(diào)節(jié)聚合物鏈結(jié)構(gòu)，可以制備一系列具有生理溫度刺激響應(yīng)性的SMPs。同時(shí)，動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）測試表明該類PEUs具有優(yōu)異的熱可逆形狀記憶行為。

23 ℃和37 ℃下PEUs的存儲(chǔ)模量和Tg測試

  基于該類PEUs具有較寬的Tg范圍，聚合物鏈的運(yùn)動(dòng)能力能夠進(jìn)行高效調(diào)節(jié)，DMA測試顯示該類聚合物具有優(yōu)異的雙重形狀記憶行為。同時(shí)，該類PEUs的寬Tg范圍（> 20 ℃），使得該類聚合物具有多重形狀記憶功能。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過熱機(jī)械性能測試，深入探究了鏈結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物三重記憶行為的影響。研究表明二元醇鏈長和氨基酸種類對(duì)材料的雙重、三重形狀記憶行為的產(chǎn)生無明顯影響，具有優(yōu)異的體系穩(wěn)定性。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步采用不同方案對(duì)該類PEUs的形狀記憶行為進(jìn)行了應(yīng)用測試。PEUs材料在復(fù)雜形狀設(shè)計(jì)條件下，展現(xiàn)出優(yōu)異的可恢復(fù)性和響應(yīng)速度，形狀恢復(fù)所需時(shí)間少于3 s，具有較強(qiáng)的普適性。

PEUs材料的形狀記憶應(yīng)用測試

  Becker教授研究團(tuán)隊(duì)通過基于不同氨基酸與二元醇反應(yīng)制備了一系列具有優(yōu)異形狀記憶行為的聚酯脲材料。該類材料具有較寬的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和存儲(chǔ)模量變化范圍，使其在雙重和多重記憶響應(yīng)方面性能優(yōu)異。此外，材料其機(jī)械和形狀記憶性能是基于聚合物鏈結(jié)構(gòu)中的多重氫鍵作用，避免了化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的引入，增加了材料的可加工性，拓展了其應(yīng)用范圍。

  論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.7b00680