具有形状记忆特性的坚固，可拉伸和耐用的生物材料可用于不同的生物医学设备，组织工程和软机器人中。然而，将这些特性结合起来是很有挑战性的。半结晶聚乙烯醇（PVA）已通过常规方法（例如冻融和化学交联）用于制备水凝胶，但要生产出性能可调节的坚固材料，仍是一个较大的挑战。

有鉴于此，加州大学Ali Khademhosseini和加拿大曼尼托巴大学的Malcolm Xing教授等人，介绍了一种通过在高密度聚乙烯醇聚合物中应用高浓度氢氧化钠来诱导结晶度并制备物理交联聚乙烯醇水凝胶的方法。

本文要点

1）旨在开发一种形成具有晶体和致密网络的坚固且可拉伸的PVA生物材料的方法。假设将高浓度的碱金属氢氧化物应用到高密度的PVA聚合物网络中可以快速诱导结晶度。根据提出的机制，首先，PVA羟基的去质子化是通过OH^-离子的碱性侵蚀实现的。随后，可以在O^-基团和游离的Na⁺之间形成络合物，从而促进PVA链迁移和延伸并形成晶体结构域。一旦与水接触，这种链结构就会稳定下来，并且通过氢键取代复合物而形成晶体结构域。而且，氢键的大量结合和微晶的形成导致水分子的排出，从而导致较低的溶胀率而不牺牲弹性。

2）通过这种策略，可以生产出具有高机械性能、低含水量、抗损伤和形状记忆性能的物理交联PVA生物材料。研究还发现，所研制的PVA水凝胶在供水时可恢复90%的拉伸塑性变形，从而提供足够强的收缩力，足以举起超过其重量1100倍的物体。

3）细胞相容性、防污性能、血液相容性和生物相容性也在体外和体内得到证明。演示了基于PVA的导管、可注射电子设备和微流体设备的制造方法。这种凝胶化方法可实现逐层和3D打印制造。

参考文献：

Mohammad Ali Darabi et al. An Alkaline Based Method for Generating Crystalline, Strong, and Shape Memory Polyvinyl Alcohol Biomaterials. Advanced Science, 2020.

DOI: 10.1002/advs.201902740

https://doi.org/10.1002/advs.201902740