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生命系統(tǒng)中的信號識別與響應(yīng)過程展現(xiàn)出高度的時空分辨特性與自適應(yīng)性。作為調(diào)控分子間作用力的經(jīng)典離子特異性理論，霍夫邁斯特效應(yīng)為構(gòu)建具備類生命感知特征的智能材料提供了新的理論支撐。然而，如何將該效應(yīng)與動態(tài)化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)有效耦合，實現(xiàn)類生命信息流轉(zhuǎn)模式，仍是當(dāng)前智能傳感材料研究中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

研究人員將酶促反應(yīng)與霍夫邁斯特效應(yīng)相耦合，構(gòu)筑出能夠動態(tài)感知霍夫邁斯特離子序列的智能超分子水凝膠。該水凝膠可模擬生命體對微環(huán)境變化的自適應(yīng)感知行為，在脲酶催化下，尿素水解產(chǎn)生的堿性氨氣和親液離子誘導(dǎo)凝膠經(jīng)歷從初始凝膠（Gel1）到溶膠（Sol）再到終態(tài)凝膠（Gel2）的自主轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)對離子信號的實時感知與力學(xué)狀態(tài)的動態(tài)演變，將化學(xué)信號有效轉(zhuǎn)化為宏觀物性變化，為多模態(tài)輸出和智能反饋奠定了基礎(chǔ)。

機(jī)理研究表明，離液離子可破壞凝膠基元分子與水分子間的相互作用，進(jìn)而激發(fā)凝膠基元分子自組裝。通過將自組裝與尿素酶解反應(yīng)相耦合，酸性條件下形成的Gel1會因生成堿性氨氣而解離為Sol；但隨著時間推移，解離的凝膠基元分子因霍夫邁斯特效應(yīng)被觸發(fā)自組裝形成Gel2，總體展現(xiàn)出自主的“凝膠—溶膠—凝膠”動態(tài)演變行為。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202505417