越来越多的证据表明，材料的功能受到其形状和尺寸的显著影响。据报道圆盘状种植体比球形种植体具有更高的酶活性和细胞反应。而水凝胶是一种具有强大渗透力的物质，被视为细胞的理想繁衍地，在生物医学及组织工程中具有广泛的应用。因此，构建形状和尺寸可控的3D水凝胶结构在工程和生物医学领域具有重要意义。尽管已有很多关于构建三维水凝胶的研究，但三维结构一旦成形很难再分离，限制了此类智能水凝胶的循环利用，仍然缺少一种简单、便捷、可逆的构建三维水凝胶结构的方法。

近日，湖南理工学院化工学院王国祥教授团队受“乐高积木”启发，将水凝胶转变为“乐高积木”一样的标准模块，基于苯硼酸酯动态共价键，组装成一维、二维、三维等多种形状，并实现了水凝胶的形状和大小的可控调节。随后，向水凝胶中引入刺激响应性单体，如温敏性单体NIPAM，可以实现水凝胶组装体的形变，得到更为复杂的结构，如类八爪鱼运动、花朵等形状，这将极大地丰富水凝胶结构的多样性和复杂性。

图1 基于“乐高积木”原理可逆组装多种复杂水凝胶结构

图2 多样化的水凝胶结构和复杂的可逆形变行为

相关成果以“A smart bottom-up strategy for fabrication of complex hydrogel constructs with 3D controllable geometric shapes through dynamic interfacial adhesion”为题发表在国际著名期刊Journal of Materials Chemistry B(2019,7, 1996-2000)。2016级硕士研究生孙芬和阳彩霞老师为共同第一作者，梁恩湘副教授、王国祥教授和周宁波教授为通讯作者，本科生梁焱和陈新成同学参与了部分工作。该工作得到国家自然科学基金（51503063, 51674117）资助。