专栏名称: 高分子科学前沿
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用废弃的“果壳”,做成水凝胶,发了一篇顶刊Matter!

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2025-03-17 07:55

正文

芝加哥大学 田博之团队 近期在《Matter》期刊发表突破性研究, 成功将东南亚常见植物——胖大海(Malva nut tree)的废弃果壳转化为多功能生物医用材料。这种环保水凝胶不仅显著加速伤口愈合,还在心电监测中表现优异,为医疗材料开发提供了可持续解决方案

研究背景:从废弃物到医疗材料的绿色转型

胖大海 (学名: Sterculia lychnophora Hance )的果实外层硬壳通常被视为农业废弃物。传统上,其果肉用于制备润喉茶,而膨胀后的凝胶状残留物则被丢弃。研究团队发现,这些“废弃物”富含多糖类物质,通过环保工艺可转化为高性能水凝胶。

图 1.胖大海(PDH)内部结构和膨胀行为


创新方法:三步法实现果壳升级

1.温和脱木质素 通过水合膨胀自然分离果壳中的多糖与木质素,避免使用强酸强碱。

2.微压缩技术 冷冻干燥使多糖形成多孔结构,增强机械性能。

3.静电交联 与壳聚糖结合,提升水凝胶的力学强度与生物活性。

该工艺成本低廉,单个ECG电极材料成本仅0.02美元,伤口敷料成本为0.05美元/片,显著低于传统产品(图3)。

图 2.纯 PDH 多糖和 PDH-壳聚糖复合材料的制备与表征

图 3.制造过程的能源和材料消耗分析

突破性应用

1. 加速伤口愈合

在小鼠全层皮肤缺损模型中,PDH-壳聚糖复合水凝胶治疗7天后,伤口面积缩小至对照组1/3以下(图4C)。其机制包括:

·促进角质细胞迁移






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