物聚合物：自然组织vs可调节网点

对各种刺激非常敏感的生物聚合物的天然组织可以用于形成可逆的临时交联。但是，自组织现象的控制是一大难点。因此，这种基于生物聚合物的形状记忆水凝胶需要设计合适的聚合物网络结构，其中交联密度起重要作用，因为它影响膨胀性，机械强度和水凝胶弹性。交联密度不应该太高(自组织的空间位阻)，并且必须考虑支持自组织的非共价相互作用的强度和量。

通过氢键或离子相互作用的临时交联是在生物聚合物水凝胶(例如来自多糖或多肽)中实施形状记忆效应的主要方法。肽衍生水凝胶的热诱导SME使用氢键在冷却时形成螺旋并固定临时形状(图5 I)。通过加热断裂氢键诱导初始形状的回复。此外，在含有石墨烯氧化物的明胶基互穿双网络中使用三螺旋用于固定临时形状。在该系统中，通过石墨烯氧化物的近红外辐射的吸收及其随后的热能的转换和耗散来诱发形状恢复。

除了自然自组织的概念，传统分子开关如热敏疏水相互作用和pH敏感硼酸酯都被用来制备生物基形状记忆水凝胶。作为多糖的例子，掺入离子液体的黄原胶能够使用热敏性规则将有序的分子间相互作用作为临时交联来转换形状(图5 II)。

图5 通过氢键和离子相互作用的形状记忆水凝胶

(I) 胶原基水凝胶中SME的示意图

(II) 黄原胶(a)和离子液体(b)之间网络形成的示意图。所得网络(c)由咪唑鎓盐-羧酸根对和离子液体的烷基链之间的分子间相互作用组成