第十五届全国表面工程青年学术会议

生物分子自组装材料与水凝胶在柔性传感、软体机器人、医用材料及组织工程等领域展现出广阔的应用前景，其核心挑战在于构建具有复杂力学响应与功能协同的多层级结构体系。受自然界骨组织自下而上的多尺度力学支撑与功能协同机制启发，本研究提出通过将生物分子组装体引入水凝胶网络，构建嵌套式层级结构，从而赋予材料优异的力学性能与可调控功能。本报告围绕“生物分子组装体引入水凝胶网络构建复杂层级结构”这一核心思路开展系统研究，在微观交联层面通过设计协同自组装交联点，构建兼具稳定性与动态响应能力的界面交联结构，实现仿生界面保水与稳定传感性能；在力学承载单元层面构建高分子–超分子组装纤维，引入具有能量耗散与隐藏长度释放机制的“花边型”高分子结构单元，用于提升医用植入材料的仿生界面耐磨与润滑性能；在网络拓扑层面结合液–液相分离与界面原位组装策略，实现多层级力学异质化调控，并用于干细胞命运调控与硬组织再生。该多层级构筑策略显著提升了水凝胶的韧性、拉伸性、抗疲劳性与快速回复能力，同时赋予材料动态交联、自适应调节及可降解等多重功能，在仿生界面工程、细胞力学调控及组织工程等领域展现出重要的应用潜力。

水凝胶力学；生物分子组装；界面工程；细胞-基质相互作用；单分子力学