Inspiriert von der dynamischen Schmierfunktion von Gelenken wurden zahlreiche biomimetische reaktive Schmierhydrogele für Anwendungen in biomimetischer Gelenkknochenmembran oder Bewegungseinrichtungen entwickelt. Im praktischen Gebrauch führen jedoch Abrieb oder zufällige Beschädigungen zu einer erheblichen Verschlechterung der mechanischen und Reibungseigenschaften des Hydrogels, was die Sicherheit und Lebensdauer des Materials stark beeinträchtigt. Daher ist die Entwicklung eines Hydrogels mit guten selbstheilenden und schmierfähigen Eigenschaften unter dynamischen Scherbedingungen besonders wichtig für das Design und die Herstellung biomimetischer Gelenke und zugehöriger Bewegungskomponenten mit potenziellem Wert für biologische Schnittstellen-Schmiereigenschaften. In dieser Studie wurde ein FT/OSA-PAM Halbtransformationshydrogel durch die koplexartige Konstruktion eines scherveranwortlichen supramolekularen π-π nicht-kovalenten Netzwerks von N-Phthalo-methoxycarbonyl-L-Tryptophan (FT) und eines dynamischen kovalenten Schiff-Base-Netzwerks aus oxidiertem Natriumalginat/Polyacrylamid (OSA-PAM) aufgebaut. Die Aldehydgruppen im OSA bilden reversible Schiff-Basen-Bindungen mit den Aminogruppen der PAM-Kettensegmente und verleihen dem Gel die Fähigkeit zur Rekonstruktion der Grenzfläche; das Zerfallen des supramolekularen FT-Netzwerks unter Scherung führt zu einer teilweisen Gel-Sol-Umwandlung, die eine Sol-Schmierungsschicht auf der Oberfläche bildet und so die Schmiereigenschaft unter Scherung realisiert. Nach Beschädigung des Hydrogels führt die schwache Scherung im Schnitt dazu, dass FT-Sol durch π-π Assemblierung wieder zusammenkommt, und zusammen mit den Schiff-Basen-Bindungen zwischen Aldehyden in OSA und Aminen in PAM ermöglicht das Hydrogel unter dynamischen Scherbedingungen die Selbstheilung. Dieses Halbtransitionshydrogel erreichte unter dynamischen Scherbedingungen eine mechanische Selbstheilungseffizienz von (89,51±9,21)%; die reaktive Schmiereigenschaft wurde vollständig wiederhergestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die synergistische Strategie der supramolekularen π-π Wechselwirkung und der dynamischen Schiff-Basen-Bindung einen praktikablen Weg zur Entwicklung von biomimetischen Schmierhydrogelen mit hoher Effizienz der scherveranwortlichen Selbstheilung bietet.

Halbtransformationshydrogel;Selbstheilung;Schiff-Basen-Bindung;π-π-Wechselwirkung;Scherantwort