具有自我调节能力的科学家开发智能超分子水凝胶

王义明和教授郭旭虹、轩福贞，华东理工大学特聘研究员，验证了霍夫迈斯特。(Hofmeister)效应可以有效控制分子之间的作用力，保持分子组装体的结构，启发自然界对特定离子效应的理解，为开发具有自我调节能力的类生命软材料提供新的思路，可以应用于具有离子感知功能的生物传感和药物输送系统。近日，德国应用化学发表了相关研究，被选为超分子化学领域的热门论文。

生命系统中的信号识别和响应过程表现出高度的时空识别特征和自适应性。Hofmeister效应作为控制分子之间力量的经典离子特异性理论，为构建具有类生命感知特征的智能材料提供了新的理论支撑。然而，如何有效地将这种效应与动态化学变化网络联系起来，实现类生命信息的流通，仍然是目前智能传感材料研究中的一个关键挑战。

研究人员将酶促反应与Hofmeister效应结合起来，构建智能超分子水凝胶，可动态感知Hofmeister离子序列。这种水凝胶可以模拟身体对微环境变化的自适应感知。在脲酶催化下，尿素水解产生的偏碱氨气合亲液离子CO32-诱导疑胶体验从最初的疑胶(Gel1)到溶胶(Sol)再到终态疑胶(Gel2)的自主转换，完成对离子信号的实时感知和力学状态的动态演变，将化学信号有效转化为宏观物理变化，为多模态导出和智能反馈奠定了基础。

机制研究表明，离液离子可以破坏可疑胶基元分子与水之间的相互作用，从而激发可疑胶基元分子的自组装。酸性pH环境下形成的水凝胶Gel1通过将Hofmeister效应介导的自组装与尿素酶解反应联系起来，由于产生偏碱氨气，将其解离为溶胶Sol。;然而，随着时间的推移，随着离液离子的产生和积累，由于Hofmeister效应，解离的疑胶基元分子被触发自组装，产生了新的水凝胶Gel2，整体呈现出“疑胶-溶胶-疑胶”的独立动态演变。