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  材料降解在很多領(lǐng)域都是一個非常重要的科學(xué)課題。尤其在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，材料降解往往直接影響藥物控制釋放和組織修復(fù)的最終效果。因此，為了調(diào)控材料的降解，科研工作者研究了很多環(huán)境敏感性系統(tǒng)。例如，材料降解可以通過光、pH、氧化還原或者溫度來調(diào)控。為了提高調(diào)控的多樣性，人們最近幾年開始在一個材料系統(tǒng)里設(shè)計(jì)兩個或多個獨(dú)立的化學(xué)官能團(tuán)。但是，由于這些官能團(tuán)都是單獨(dú)起作用，它們彼此之間并沒有制約性，因此在復(fù)雜環(huán)境下很難實(shí)現(xiàn)調(diào)控降解的時空精確性。

  在近日發(fā)表的Angewandte Chemie 的文章中，賓夕法尼亞州立大學(xué)的王勇教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種全新的可程序化降解的材料，工作原理基于雙重加密的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（double-locked domain，DLD）。為了驗(yàn)證概念的可行性，該團(tuán)隊(duì)以光敏和酸敏基團(tuán)為例，把兩種不同的基團(tuán)整合到一個雙鎖分子結(jié)構(gòu)域（DLD），并以DLD作為交聯(lián)劑制備出一種新型水凝膠。在光的催化下，DLD的光敏感區(qū)域會產(chǎn)生分子結(jié)構(gòu)變化而激活酸敏感區(qū)域，但是在生理?xiàng)l件下，這種分子構(gòu)變和區(qū)域激活并不會導(dǎo)致分子化學(xué)鍵的斷裂。只有在接下來的pH刺激下，被激活的酸敏感區(qū)域才會發(fā)生分子鍵的斷裂，從而實(shí)現(xiàn)水凝膠的可控降解。有趣的是，如果對水凝膠只進(jìn)行光或pH刺激，水凝膠不會降解；而且，如果先對水凝膠進(jìn)行pH刺激，然后再進(jìn)行光刺激，水凝膠也不會降解。雖然文章中研究者用pH和光敏感基團(tuán)設(shè)計(jì)了DLD，理論上其它的化學(xué)官能團(tuán)和對應(yīng)的環(huán)境因子（例如，酸敏感和酶敏感官能團(tuán)的整合）也可以應(yīng)用于該概念中。 

  王勇教授認(rèn)為該DLD水凝膠的成功設(shè)計(jì)為程序化材料的進(jìn)一步發(fā)展提供了一個新思路，也為藥物控制釋放和組織修復(fù)的時空調(diào)控提供了一個新的手段。

  王勇教授團(tuán)隊(duì)一直致力于程序化材料的研究，相關(guān)的研究還包括：Biomaterials, 2018,178, 663-680; Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 6800-6804; Angew. Chem. Int. Ed,2015, 54, 5957-5861; JACS, 2012, 134, 15716-15719; JACS, 2012, 134, 12410-12413。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.201811848