图 3. 胶凝和非胶凝体系的红外光谱 。 代表性水凝胶和非凝胶 BU 盐系统（5% BU ， 100 mM 盐）的 C=O 拉伸区域的红外光谱截距 。 BU（空间填充模型）中不同的羰基氧原子用颜色编码 。
图 4. 水凝胶的层状结构
图 5. 水凝胶组成的周期性依赖性
图 6. 单晶 X 射线
图 7. CryoSEM 成像
图 8. Holotomography成像
水凝胶的机械性能
所有四种组合物都在大约四个数量级的 G' 范围内表现出类似平台的行为 ， 这比 G'' 大几倍 ， 并且在 1 到 0.01 Hz 之间保持相当恒定 ， 证实这些材料确实在它们的凝胶状态（图9） 。
图 9. 水凝胶的流变学
水凝胶形成动力学
1 小时后 ， ChI 水凝胶吸光度没有明显变化 ， 而 NH4I 水凝胶在 4 小时后仍然有明显变化 。 吸光度的标准化变化清楚地显示了水凝胶之间的差异（图 10B） 。
图 10. 水凝胶不透明度变化的动力学
图 11. 水凝胶网络形成的动力学
水凝胶的凝胶机理和层次结构
假设水凝胶化涉及逐步过程 ， 导致不同尺度的水凝胶网络的分层组织 ， 基于碘化物水凝胶（50 mM BU ， 100 mM 盐）的案例研究 ， 可能会提出一种初步的水凝胶化机制（图 12） 。
图 12. 水凝胶网络形成机制
在生理盐水浓度下从水凝胶中释放阳离子Cargo
【寒武纪|《Chem》用于释放阳离子货物的层状超分子水凝胶材料】1H NMR 光谱用于跟踪有机阳离子以生理浓度（c(NaCl) = 150 mM ， D2O）从含有 50 mM BU 和 100 mM Ch 、AcCh 或 TMA 碘化物 ， 在汇条件下（图 13） 。
图 13. 水凝胶中的阳离子释放
图 14. 模型药物从水凝胶中释放
图 15. 不同 BU 含量下的苯甲酰胆碱释放
【总结】
团队展示了由主客体阴离子识别触发的水凝胶形成 ， 并证明了这些水凝胶材料在模型阳离子药物释放中的效用 。 团队发现大环竹苏利阴离子受体 BU 在碘化物和高氯酸盐存在下选择性地形成稳定的水凝胶 。 NMR、ATR-IR 和单晶 X 射线支持阴离子与 BU 的结合 。 确定了水凝胶网络由等摩尔量的 BU 和盐组成 ， 强烈表明 BU 对阴离子的结合化学计量为 1:1 。 通过 SAXS、cryoSEM 和全息断层扫描进行的详细结构研究强烈建议水凝胶的层状结构 ， 并允许阐明水凝胶化机制 。 流变学表征表明 ， 该材料是非常稳定且相当坚固的水凝胶 ， 阳离子影响很小 。 与纯水相比 ， 水凝胶在 NaCl 的盐水溶液中无限期地稳定 。 团队表明生理 NaCl 浓度的钠阳离子可以取代水凝胶中的阳离子 ， 导致凝胶到凝胶的转化 ， 并将阳离子物质释放到盐水溶液中 。 对模型阳离子药物苯甲酰胆碱衍生物的释放研究表明 ， 释放受扩散过程和疏水相互作用的控制 ， 并且其碘化物盐的溶解度较低 ， 释放速度较慢 。 阳离子释放的动力学可以通过水凝胶中 BU 含量的增加来控制 ， 这预计会导致阳离子的释放变慢 。 该团队坚信 ， 所提出的水凝胶可以为发现新型阴离子超分子系统提供有价值的见解 ， 例如用于药物输送、传感或水净化的功能性水凝胶材料 。
参考文献：
doi.org/10.1016/j.chempr.2021.06.024
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