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  α-氨基酸基聚酯脲（PEUs）是近來開發(fā)的一種生物醫(yī)用材料，具有優(yōu)異生物可降解性和抗菌性，降解產物無毒，并且在降解過程中不會引發(fā)生物體內炎癥。該類材料具有較寬的機械性能調節(jié)范圍，可在血管、骨骼等各種軟硬器官組織中廣泛應用，是目前該領域的研究熱點。近日，美國阿克倫大學（The University of Akron）Matthew L. Becker教授研究團隊基于不同的α 氨基酸和線性二元醇開發(fā)了一系列具有熱響應性的三重-形狀記憶聚酯脲。

α-氨基酸基PEUs合成示意圖及其相應命名

  該類PEUs材料通過界面聚合反應制備，步驟簡便，適用于大規(guī)模生產。此外，研究團隊未采用傳統(tǒng)化學交聯(lián)的方式來增加體系的機械性能和穩(wěn)定性，而是基于聚合物結構中的氫鍵形成物理交聯(lián)點來賦予材料優(yōu)異的機械性能和形狀記憶性。

  研究團隊采用動態(tài)熱機械分析儀（DMA）等測試手段對聚合物的熱性能進行了系統(tǒng)的表征。研究表明該類PEUs具有較寬的玻璃態(tài)轉變溫度（Tg = 21-73 ℃）和模量（0.5-2.5 GPa）調節(jié)范圍，Tg和模量隨著二元醇鏈長的降低而呈增加趨勢。通過調節(jié)聚合物鏈結構，可以制備一系列具有生理溫度刺激響應性的SMPs。同時，動態(tài)力學分析（DMA）測試表明該類PEUs具有優(yōu)異的熱可逆形狀記憶行為。

23 ℃和37 ℃下PEUs的存儲模量和Tg測試

  基于該類PEUs具有較寬的Tg范圍，聚合物鏈的運動能力能夠進行高效調節(jié)，DMA測試顯示該類聚合物具有優(yōu)異的雙重形狀記憶行為。同時，該類PEUs的寬Tg范圍（> 20 ℃），使得該類聚合物具有多重形狀記憶功能。研究團隊進一步通過熱機械性能測試，深入探究了鏈結構對聚合物三重記憶行為的影響。研究表明二元醇鏈長和氨基酸種類對材料的雙重、三重形狀記憶行為的產生無明顯影響，具有優(yōu)異的體系穩(wěn)定性。研究團隊進一步采用不同方案對該類PEUs的形狀記憶行為進行了應用測試。PEUs材料在復雜形狀設計條件下，展現(xiàn)出優(yōu)異的可恢復性和響應速度，形狀恢復所需時間少于3 s，具有較強的普適性。

PEUs材料的形狀記憶應用測試

  Becker教授研究團隊通過基于不同氨基酸與二元醇反應制備了一系列具有優(yōu)異形狀記憶行為的聚酯脲材料。該類材料具有較寬的玻璃化轉變溫度和存儲模量變化范圍，使其在雙重和多重記憶響應方面性能優(yōu)異。此外，材料其機械和形狀記憶性能是基于聚合物鏈結構中的多重氫鍵作用，避免了化學交聯(lián)點的引入，增加了材料的可加工性，拓展了其應用范圍。

  論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.7b00680