近日，南京林业大学金永灿教授团队与武汉大学陈朝吉教授团队在一区TOP期刊《Nature Communications》合作发表题为“Compressible, anti-fatigue, extreme environment adaptable, and biocompatible supramolecular organohydrogel enabled by lignosulfonate triggered noncovalent network”的研究论文。南京林业大学轻工与食品学院博士生谷一辉为论文第一作者，武汉大学徐超博士为共同第一作者。南京林业大学金永灿教授、姜波副教授与武汉大学陈朝吉教授为本文通讯作者，南京林业大学为第一完成单位。
在自然界中，如肌肉和软骨这样的承重组织展现了极佳的机械特性，例如高强度、高韧性和快速恢复能力。然而，在合成材料领域，要同时实现良好的生物相容性、适应极端环境的能力和卓越的机械性能，依然是一个巨大的挑战。本研究通过采用一种“自下而上”的溶液-界面诱导自组装方法，构建了以壳聚糖、木质素磺酸盐和明胶为基础的非共价交联网络，从而开发出了一种新型的超分子有机水凝胶。
这种新型水凝胶具备出色的可压缩性、抗疲劳性、对极端环境的适应性、生物相容性以及回收利用的可能性。木质素磺酸盐中的磺酸基团和羟基通过界面非共价键相互作用，充当了连接壳聚糖和明胶双网络结构的分子桥梁，从而有效地将多个网络结合在一起。当水凝胶受到拉伸或压缩时，这些网络能够高效地分散机械能量。此外，乙二醇和水的混合溶剂促使木质素磺酸盐形成均匀分布的纳米颗粒，增加了交联点的数量。结果，这种有机水凝胶展示了优秀的抗压强度（达到54 MPa）和韧性（3.54 MJ/m³），相比纯壳聚糖/明胶水凝胶，分别提高了100倍和70倍。同时，它还拥有显著的自恢复能力和抗疲劳特性，即使在50%应变下经历50万次压缩循环后仍能保持结构完整。体内和体外实验表明，该水凝胶具有良好的生物相容性，并且表现出优异的低温适应性和可回收性。其主要成分均为生物可降解材料，这为绿色高性能承重材料的研发提供了一个新的方向。
该研究工作获得了国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省自然科学基金等项目的资助。
