近年來，人們研究發現某些物質能在很低的濃度下（質量分數甚至低于1%）可使水或有機溶劑凝膠化，形成熱可逆的物理凝膠，這類物質被稱為凝膠因子（gelator）。這類凝膠材料在許多領域中有著廣泛的應用前景，如可用于傳感技術、分子識別或提取分離等。到目前為止，已報道的凝膠因子大多是小分子有機化合物，包括脂肪酸衍生物、類固醇衍生物、蒽基衍生物、氨基酸衍生物和有機金屬化合物等。通常，將少量的有機凝膠因子溶解于某種溶劑中形成超分子結構，并自發組裝形成連續的空間網絡，從而使得溶劑分子凝膠化。這些分子結構單元之間的超分子相互作用對凝膠的形成起到至關重要的作用，這些相互作用包括氫鍵、π-π 相互作用、疏水力、范德華力等等。

此外，人們還設計合成了許多聚合物凝膠因子，在這一類研究工作中，線性嵌段共聚物被廣泛用于制備物理凝膠。樹枝狀聚合物可合成不同的代數，分子尺寸可控，其球形分子的表面含有許多功能基團，這些特點有利于其組裝形成物理凝膠。顏德岳課題組在2007年通過分子設計，一步合成了一種新型的超支化聚合物凝膠因子，即超支化聚（亞甲基丙烯酰胺-胺乙基哌嗪）（HPMA），如圖1所示。

圖1. 由 MBA 與 AEPZ 經 Michael 加成聚合制備 HPMA

這種端氨基的超支化聚酰胺胺能夠在一些有機溶劑中，例如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）、二甲亞砜（DMSO）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和吡啶等，自組裝形成穩定的物理凝膠。其中在溶劑 DMF 中的凝膠化能力尤為強烈，臨界凝膠濃度約為 2.5 mg/m L。此外，所得物理凝膠具有溫度響應性，即加熱形成透明溶液，冷卻形成非流動的物理凝膠，此過程可逆。冷凍透射電鏡測試結果表明，所得物理凝膠的微結構由連續的開放式聚合物網絡所組成，溶劑分子被有效包裹在聚合物網絡中。超支化聚酰胺胺分子間的氫鍵相互作用是凝膠化的驅動力，HPMA 分子中的酰胺基團和末端氨基均參與了氫鍵的形成。

圖2. 溶膠-凝膠相轉變和超支化聚合物凝膠因子的氫鍵作用機理示意圖

參考文獻：Y. W. Zhang, W. Huang,* Y. F. Zhou and D. Y. Yan. Chem. Commun. 2007, 2587–2589