水凝胶已被设计成对许多不同的刺激作出反应，在组织工程和软机器人学中有广泛的应用。然而，具有机械响应性的聚合物网络，尤其是那些表现出按需自硬化和自软化行为的聚合物网络，却鲜有报道。

溫州研究院Lifei Zheng和亚琛应用科技大学Andreas Herrmann等在分子水平上设计了一个机械控制的生物催化系统，该系统被整合到水凝胶中，以在材料尺度上调节它们的机械性能。

本文要点：

（1）

生物催化系统由蛋白酶凝血酶及其抑制剂水蛭素组成，它们经过基因工程改造，共价连接到水凝胶网络上。凝血酶的催化活性通过水凝胶的拉伸可逆地打开，这破坏了两个实体之间的非共价抑制相互作用。在循环拉伸载荷下，当底物存在时，水凝胶表现出自硬化或自软化特性，所述底物在被凝血酶活化后可以自组装形成新的网络，或者当可裂解的肽交联剂分别是原始网络的组成成分时。此外，作者证明了双层水凝胶的编程，以显示在机械刺激下定制的形状变形行为。

（2）

作者开发的系统为机械控制的可逆生物催化过程提供了概念证明，展示了它们调节水凝胶的潜力，并为机械调节的软功能材料提出了生物大分子策略。

参考文献:

Zhang, K., Zhou, Y., Zhang, J. et al. Shape morphing of hydrogels by harnessing enzyme enabled mechanoresponse. Nat Commun 15, 249 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-023-44607-y

https://doi.org/10.1038/s41467-023-44607-y