最新的一期Science Advances期刊上，同時上線了兩篇關于水凝膠的研究論文，他們探究了一些因素如何影響水凝膠的行為，為生物醫學、農業學提供一些理論基礎研究。
1. Science Advances：通過線性、獨立的合成-溶脹關系精確控制合成水凝膠網絡結構
水凝膠的物理性質可以通過改變合成條件來調整，例如初始聚合物濃度和聚合物-交聯劑化學計量比。傳統上，水凝膠合成方案的差異，例如末端連接的聚（乙二醇）二丙烯酸酯水凝膠和交聯的聚（乙烯醇）水凝膠，限制了水凝膠之間的結構比較。
于此，德州大學奧斯汀分校N. A. Peppas院士等人使用水凝膠的廣義合成變量，強調了變量的變化如何影響最終的網絡結構。即研究了使用PVA水凝膠和PEGDA水凝膠的交聯和末端連接的合成水凝膠之間的結構相似性。
本文要點：
1）他們確定了這些合成變量和膨脹行為之間的兩個獨立的線性關系。通過最近更新的溶脹的聚合物網絡模型進行的分析表明，合成膨脹相關性可用于對合成水凝膠的剛度和溶質擴散特性進行先驗預測。
2）對甲基丙烯酰胺改性明膠水凝膠進行的相同實驗和分析表明，復雜的生物高聚物結構破壞了線性合成溶脹相關性。這些研究提供了通過結構設計控制水凝膠物理性質的見解，并可用于實施和優化生物醫學相關水凝膠。
N. R. Richbourg，et al., Precise control of synthetic hydrogel network structure via linear,independent synthesis-swelling relationships. Science Advances 2021.
DOI:10.1126/sciadv.abe3245
2. Science Advances：在壓力下，水凝膠在顆粒狀介質中膨脹
水凝膠在農業上有望成為干燥土壤中的儲水器，有可能減輕灌溉負擔。然而，限制在土壤中會顯著降低水凝膠吸水膨脹的能力，從而限制了水凝膠的廣泛應用。不幸的是，根本原因仍然未知。通過直接可視化限制在三維顆粒介質中的水凝膠的溶脹，普林斯頓大學Sujit S. Datta等人證明了水凝膠的溶脹程度是由滲透性溶脹引起的水凝膠所施加的力與周圍顆粒所傳遞的約束力之間的競爭決定的。
此外，介質本身可以通過水凝膠溶脹進行重組，這取決于滲透溶脹力、約束力和顆粒間摩擦之間的平衡?？傊撗芯拷Y果提供了定量原理，可預測水凝膠在封閉狀態下的行為，從而有可能改善其在農業中的用途，并為其他應用（例如采油，建筑，機械生物學和過濾）提供信息。
Under pressure: Hydrogelswelling in a granular medium. Science Advances 2021.
DOI:10.1126/sciadv.abd2711
