细胞外基质的纳米纤维网络具有优异的适应性、自我修复能力和对外部刺激的响应性，为细胞在复杂环境中的生存和功能提供稳定支持。这一特性激发了研究人员对仿生纳米纤维网络水凝胶的兴趣，该类材料在智能材料、药物递送和组织工程等领域具有独特优势。然而，目前多数合成聚合物或天然多肽等构建的纤维网络水凝胶通常成胶缓慢，大多难以形成的溶胶-凝胶转变，限制了其实际应用。此外，对于此类水凝胶的设计，仍缺乏明确的理论指导。

近日，东华大学门永军研究员团队开发了一种快速可逆溶胶-凝胶转变的纤维网络水凝胶，以双螺旋聚电解质和季膦型离子液体为核心组分。通过光学、流变学和热力学表征，研究揭示了纤维网络的形成机制及关键调控因素。

实验表明，所用聚电解质的双螺旋构象带来的高刚性是纤维束形成的关键，大体积离子液体调节体系在不同温度下的亲疏水性，而小分子盐则协同了网络的可逆组装。研究进一步提出该水凝胶的三步网络构建过程：

1)   成核阶段：温度升高时，大体积离子液体疏水作用促使刚性双螺旋聚电解质聚集并形成纤维束。

2)   生长阶段：纤维束不断扩展和支化，形成结构复杂的大体积聚集体。

3)   网络形成阶段：当聚集体达到一定体积后，相互接触概率提高并发生连接，最终构建完整的纤维网络。

该水凝胶在多种惰性表面的垂直喷涂测试中均能形成光滑、连续的涂层。此外，在干燥过程中，双螺旋聚电解质的高度构象稳定性有效避免了涂层的龟裂和起皱，确保其稳定性和耐久性，从而为织物抗菌涂层和森林火灾扑救提供了良好的材料基础。

最终，该水凝胶在织物抗菌涂层方面展现出非穿透性、可洗去、可回收及高抗菌性的特点，提升了抗菌涂层的安全性和可持续性。在森林火灾扑救应用中，该水凝胶可在火源表面快速形成隔离层，实现高效、低消耗的灭火，为应急救援提供了新的技术手段。

该研究不仅为纤维网络水凝胶的可控构建提供了新思路，也为其在功能涂层和消防安全等领域的应用奠定了理论基础和技术支持。

Synthetic Reversible Fibrous Network Hydrogels Based on a Double-Helical Polyelectrolyte

Haonan Zheng, Kaizheng Liu, Yongheng Cui, Legeng Li, Qinbo Liu, Yongjun Men

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202503030