许多生物组织，如肌腱、软骨和血管，具有优异的机械性能，可以承受较大的变形而不断裂，而且当机械载荷释放时，可以迅速恢复其力学性能。然而，许多合成的软材料，如水凝胶，机械强度低，韧性差，可恢复性有限。目前，如何使人工合成的强韧水凝胶来模拟生物组织复杂的能量耗散和恢复机制，仍是一个挑战。
近日，南京大学王炜教授、曹毅教授和薛斌博士等人使用一个力耦合酶反应将一个强共价肽键变为一个可逆键。基于这一概念，研究者设计了双网络水凝胶(DN hydrogels)，实现了高机械强度和可逆机械回复。具体来说，研究者发现了一种肽连接酶，即分选酶A (SrtA)，能够在外力作用下促进肽的蛋白水解。肽键可由同一种酶在无外力存在的情况下重新连接，这使得双网络水凝胶中的牺牲网络可以可逆地破裂和重建。这项工作展示了一种在分子水平上精确控制水凝胶力学和动力学性质的通用方法。相关工作以“Strong and Reversible Covalent Double Network Hydrogel Based on Force-coupled Enzymatic Reactions”为题发表在最新一期的《Angewandte Chemie International Edition》。
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