全大萍教授课题组-线形聚酯材料实现形状记忆功能的新方法

       形状记忆高分子凭借出色的生物学性能，以及能够响应外部刺激的智能变形能力，被广泛应用于生物医学领域。然而，传统的热固性形状记忆高分子由于具有共价交联结构，材料的生物可降解性与可塑性都会有所受损，限制了其在生物医学方面的应用。对于热塑性形状记忆高分子来说，线性嵌段共聚物以及新兴的动态交联形状记忆高分子虽能够实现永久形状的重塑，但都需向体系中引入特定结构，限制了聚合物的多样性选择，同时使合成路线变得复杂且制备成本高昂。因此，形状记忆生物医用高分子在拓宽材料来源、简化合成方法及温和条件下完成形状重塑等方面面临着巨大挑战。

        结晶高分子应用广泛，晶体作为智能高分子中常用的物理交联，还能确保材料的热可塑性。与现有的形状记忆高分子相比，线性结晶高分子虽合成简单、可循环利用，但由于缺少其他作为可逆相或固定相的共价或可逆交联结构，通常被认为形状记忆性能极差。如何赋予缺乏稳定“骨架”的线性聚合物体系以出色的形状记忆功能是亟需解决的问题。

        针对上述问题，永利集团3044noc登录入口材料科学与工程学院全大萍教授、周晶老师课题组开发了一种无需化学交联或多嵌段结构的线性形状记忆可生物降解聚酯，以“Linear Shape Memory Polyester with Programmable Splitting of Crystals”为题发表在MACROMOLECULAR MATERIALS AND ENGINEERING上。论文的第一作者为永利集团3044noc登录入口材料科学与工程学院硕士生周梓婷，通讯作者为永利集团3044noc登录入口材料科学与工程学院周晶讲师。

       该课题组基于生物性能优异的含环醚侧基的线性聚己内酯Linear-poly(CL-co-TOSUO)（L-PCT），提出了一种新的基于结晶性能的物理工艺，以赋予线性聚合物良好的形状记忆性能。研究工作将形状编程温度设置为处于高分子的熔限范围内，通过部分熔融/重结晶的方式，将晶体分离为具有不同熔融温度的两部分：将重结晶过程中形成的低熔点晶体指定为体系的可逆相、确保临时形状的固定及激活；高熔点晶体在形状记忆循环中保持结晶，以“记忆”提供回复动力的初始永久网络。再次升温回复时，可逆相的小晶体会先熔化，并在固定相晶体的牵引下完成材料的形状回复；而固定相的晶体可以在更高的温度下熔融，以实现材料的回收利用或再加工。以此，由L-PCT的结晶/熔融转变即可赋予其出色的形状记忆效应。研究工作深入探索了编程温度以及预拉伸处理等物理性调节方法对体系中充当可逆相与固定相晶体的影响，不涉及材料的合成过程，在实际应用中灵活、简单，并展示了L-PCT实现复杂智能形变的功能。   

       该工作中，L-PCT体系的智能形变仅依赖于内部的晶体，合成简单，成本低廉，构建的形状记忆编程工艺有望拓宽材料来源至其他具有结晶性的线性聚合物，对于新型智能生物材料开发有一定的实用参考价值和借鉴意义。未来可以结合已有的加工工艺（如3D打印、静电纺丝等技术），有望应用于药物缓释、体内植入支架等生物医学工程领域。

        原文链接：https://doi.org/10.1002/mame.202100254