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一种从固体过渡到液体的水凝胶。可应用于：干细胞的培养新方法！


一种从固体过渡到液体的水凝胶。可应用于：干细胞的培养新方法！


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到底什么是水凝胶？

水凝胶相从固体到液体的相变的图形表示 。 来源：Koen Pieterse
化学家知道 ， 你可以通过在水中稀释固体水凝胶将其转化为液体 。 如果你想反其道而行 ， 那就只能增加水凝胶成分的浓度 。
【一种从固体过渡到液体的水凝胶。可应用于：干细胞的培养新方法！】但在一次偶然的发现中 ， 研究人员发现了一种液体溶液 ， 当它被稀释时会过渡到固体水凝胶中——并通过添加更多的水再次回到液体中 。
这种现象以前从未被描述过 ， 并将在化学和生物学的许多领域具有重要应用 。
荷兰埃因霍温理工大学有机化学教授、高级作家Bert Meijer表示：“你在第一堂化学课上学到的东西并不一定是成立的 ， 这是非常有价值的” 。 “在稀释时 ， 并非所有凝胶和溶液都根据定义成为液体” 。
这项新研究已发表在《科学》杂志上 。
什么是水凝胶？
水凝胶是由聚合物的3D网络（由重复单元组成的分子）组成的含水凝胶 ， 通过化学键物理缠绕和交联在一起 。
最知名和最广泛使用的水凝胶是不起眼的果冻 ， 这是年轻人和老年人最喜欢的甜点 。
它是通过将明胶（从动物的皮肤、骨骼和结缔组织中提取的胶原蛋白中提取的蛋白质聚合物）溶解在温水中制成的 。
当混合物冷却聚合物相互交联时 ， 形成一个容纳水分子的网络 ， 形成固体水凝胶 ， 这个过程可以通过再次提高温度来逆转 。
水凝胶中的天然和/或合成聚合物可以通过几种不同的机制可逆或不可逆地交联 。 科学家使用温度变化、酶、光、某些离子的存在以及化学基团之间的自发反应来形成交联 。
通过改变使用的聚合物和制造的交联类型 ， 水凝胶可以具有不同的性能和众多的应用 。 有些是生物相容的 ， 可以在体内用于输送药物 ， 另一些可以去除水中的污染物 ， 有些甚至被用作软机器人的制造材料 ， 等等 。
意外发现
这项研究的重点是当其两个成分在水中处于特定比例时自行组装的水凝胶 。 这些成分是苯-135-三羧酰胺（BTA-EG4） ， 可以结合在一起形成超分子聚合物——和带正电的离子表面活性剂 。
当你通过加水来降低水凝胶的浓度时（不改变两种成分之间的比例） ， 凝胶会溶解并变成液体 。
但在2019年一个令人惊讶的意外发现中 ， 该研究团队发现 ， 如果溶液进一步稀释 ， 凝胶会再次形成 。
埃因霍温Meijer研究小组的化学工程师、主要作者Lu Su博士表示：“这是一个特殊的意外发现 ， 他看到了更多的可能性” 。 “如果我们能够展示双重过渡呢？因此 ， 从凝胶到液体 ， 回到凝胶 ， 再到液体 ， 只需添加更多的水即可” 。
令人惊讶的是 ， 他们发现情况正好如此——通过添加更多的水 ， 凝胶将再次溶解到液体中 。
通过额外的实验 ， 他们确定了活性物质必须达到的正确比例以及发生转变的浓度 。 这些过渡也是完全可逆的 。 因此 ， 如果物质的浓度增加 ， 那么（从液体到凝胶到液体到凝胶）的过渡在同一点上会反向发生 。
“这种水凝胶可能是应对现有挑战的好方法 ， 例如干细胞的培养” 。 “在凝胶中 ， 细胞可以安全地分为三维 ， 一旦足够 ， 你稀释溶液 ， 细胞可以立即使用 。
“当然 ， 诀窍是找到表现出这种行为但对细胞壁没有反应或坚持它们的正确物质 。 通过这种方式 ， 该团队的研究为其他领域的研究打开了一扇窗” 。
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