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  生物體軟組織材料，例如關節軟骨、肌肉、角膜及血管都具有著高度各向異性的力學性能，因此能夠保證生物體機能的正常發揮，以適應復雜的生理環境。在人造材料體系中，高分子水凝膠與生物體軟組織材料的性質最為相似，其三維親水性高分子網絡具有很強的吸水性、彈性和生物相容性等眾多優異特性。然而，與生物體軟組織相比，傳統的高分子水凝膠結構上各向同性并且力學性能較差，從而限制其進一步的應用。近年來，受生物體軟組織取向結構與其優異的力學性能所啟發，研究者開始致力于制備取向結構各向異性納米復合水凝膠及其性能研究。

  北京航空航天大學化學學院劉明杰教授團隊綜述了近年來高度取向納米復合結構水凝膠的最新研究進展。綜述從仿生角度出發，根據生物體軟組織高度取向結構指導取向納米復合水凝膠的設計策略。在生物體中，為實現對運動行為的控制，軟骨不僅需要有較高的支撐強度，還應具有優異的定向減震、潤滑等功能；肌肉通過一維方向上的收縮帶動關節，這些都需要通過取向結構和各向異性力學性能的有效協同作用。在水凝膠體系中，通過引入不同維度的納米響應基元，利用磁場、電場、機械力、定向冷凍、自組裝等策略有效誘導取向，獲得大尺度范圍內，三維長程有序的取向結構；通過原位的聚合反應形成交聯的高分子網絡以鎖定取向結構，制備取向結構納米復合水凝膠。

  文章中不僅總結了取向結構納米復合水凝膠的制備策略，也對比了不同策略間的優勢和挑戰，比如如何更加精確的制備取向結構、大規模制備問題等。同時，文章還對取向結構復合水凝膠各向異性的力學、光學性能、刺激響應性及生物學特性等性質及其應用進行了詳細的闡述。結合這些優異的性能，取向結構復合水凝膠將在生物組織工程領域、材料領域、柔性器件等領域有著廣闊的應用前景。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201703045/full