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背景介绍

二维材料MXene因其优异的性能（包括机械性能和光热转化性能等）被应用于海水淡化、光热治疗、可穿戴设备等多个领域，而选择合适的方法将其修饰后，与温度响应的水凝胶巧妙结合，可以有效提高水凝胶的机械强度，实现光能-热能-温度响应的链式变化，赋予水凝胶新的可能性。同时，在吸附分离和生物传感等领域，作为一种高效、简便的方式，分子印迹技术可实现对目标分子的特异性识别和富集。在设计水凝胶时，将MXene和分子印迹技术的优势相结合，有望得到具有多重性能的分子印迹智能水凝胶，实现对目标分子的特异性识别与吸附，在吸附分离、药物递送、生物传感器等领域拓展更多的可能性。

成果简介

本工作报道了一种具有温度/pH响应和光热转化能力的MXene-共聚物分子印迹水凝胶（FMMIH），实现了对顺式二醇类化合物的特异性识别与选择性吸附。功能化的MXene通过参与水凝胶的自由基聚合反应构成水凝胶的骨架，有效提高水凝胶的机械性能。同时，基于水凝胶的温度/pH双响应，水凝胶通过官能团和三维结构的双重识别，可以实现对顺式二醇化合物—Rb1的可控捕获和释放。在pH 8.5，25℃的条件下，FMMIH的吸附容量为26.3mg•g−1，印迹因子为16.4，表现出良好的印迹效果。此外，水凝胶因光热转化性能而引起的体积收缩有利于模板分子的脱附，大大提高了脱附效率（光照处理30min后，水凝胶的脱附效率高达89.4%，为黑暗处理的3.7倍）。这些优异的性能使其在顺式二醇化合物（如核苷、皂苷、糖肽及糖蛋白等）的吸附分离、药物递送系统和生物传感器等领域具有广泛的应用前景。

图文导读

图1. 水凝胶（FMMIH）的合成和吸附/脱附过程的示意图

图2. 水凝胶的宏观结构和不同光照时间下的红外成像图

图3.  水凝胶的吸附性能（吸附动力学、吸附等温线、温度响应性、pH响应性和吸附选择性）

图4. 水凝胶的脱附性能

作者简介

雷建都，北京林业大学教授，博士生导师，主要从事生物药物制备、化学修饰及制剂工程研究、纳米生物材料的设计及应用、新型分离分析介质的设计与合成等相关领域的研究。以通讯作者或第一作者在Nature Nanotechnology、Nano Letters、Chemical Engineering Journal等期刊上发表论文100余篇。

王璐莹，北京林业大学副教授，硕士生导师，主要从事新型分离膜或高分子材料的设计、膜分离过程机理研究、分离材料及分离过程的分子动力学模拟研究等方向的研究。已在Chemical Engineering Journal、ACS Applied Materials＆Interfaces、Journal of Membrane Science 等期刊发表论文30余篇，申请授权发明专利10余件。

晏琼，北京交通大学副教授，硕士生导师，目前主要从事纳米药物递送载体的构建和应用、基于纳米材料的绿色空间生命支撑系统开发等方向的研究。已在Journal of Biotechnology 、International Journal of Molecular Science、Biotechnology Letters等期刊发表论文20余篇。

文章信息

Jingyang Zhao, Yucheng Li, Huatai Zhu, Guifang Li, Lingling Kang, Jing Liu, Jing He, Jiandu Lei*, Luying Wang* & Qiong Yan*. A smart MXene-copolymeric molecularly imprinted hydrogel with dual-response and photothermal conversion performance for specific recognition of cis-diol compounds. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3991-x.

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