哈佛大學鎖志剛教授闡述軟材料、生物黏附與醫療應用前沿突破

2026年6月2日，美國國家科學院及工程院雙院士、中國科學院外籍院士、美國哈佛大學 Allen E. and Marilyn M. Puckett 力學與材料學教授鎖志剛教授，於理大校園主講理大高等研究院傑出學人講座，題為《軟材料與生物組織的黏合》。講座吸引逾100位學者、研究人員及學生親臨現場，另有近16,000名觀眾透過各大社交媒體平台同步收看。

講座中，鎖教授首先講解水凝膠的核心力學原理，說明如何將聚丙烯酰胺和海藻酸鈉兩種脆性聚合物網絡結合，從而形成高韌性、高彈性的混成水凝膠。這種「脆性＋脆性＝強韌」的設計理念，透過遲滯效應及黏彈性能量耗散機制，大幅提升材料的抗斷裂能力，令其斷裂能由約10 J/m²躍升至9,000 J/m²以上。這類先進水凝膠同時具備可拉伸、透明及導電特性等優勢，能作為離子導體應用於多種仿生裝置，例如人工肌肉、可拉伸電致發光元件及離子晶體管等，突破傳統生物相容材料易碎的限制。

在界面工程方面，鎖教授進一步闡述化學作用、拓撲結構與力學之間的協同效應，如何實現穩固的組織黏附。他介紹了「拓撲黏附」（topological adhesion）及「分子釘」（molecular staples）等前沿技術，利用生物相容性聚合物，在軟組織表面形成即時、強韌且非共價的結合。其研究團隊亦成功開發「水凝膠塗料」及可光降解黏合劑等創新材料，不僅具備高強度黏附性能，更可於紫外光照射下安全移除，為手術敷料及傷口護理等臨床應用提供突破性方案。

講座亦重點展示了相關材料於生物醫學及工業領域的轉化應用。鎖教授介紹專為器官移植中無縫線黏附吻合而設計的水凝膠——網格複合材料（hydrogel-mesh composites），該技術可顯著減少手術創傷及液體滲漏風險。他同時解釋，多尺度應力分散的力學原理如何將軟材料的疲勞閾值提升十倍。這項概念除應用於生物植入物外，亦延伸至可持續工程材料的開發，例如以二氧化矽填充天然橡膠製成的「綠色輪胎」，以及具高耐久性的天然橡膠纏結材料。

講座最後設有互動問答環節，由理大複合材料科學與工程傑出講座教授米耀榮主持。理大副校長（知識轉移）、軟材料及器件講座教授鄭子劍、機械工程學系系主任兼智慧結構與系統講座教授蘇眾慶，以及多位師生均積極參與討論。線上觀眾亦踴躍回應，圍繞多項前沿學術議題深入交流，包括「軟材料與活體組織界面中的水合層如何影響瞬時黏附強度」，以及「設計可因應pH 值、溫度及活性氧等生理微環境變化而實現可控脫黏的智能軟性黏合劑」等，現場及線上互動熱烈，學術氛圍十分濃厚。