光交联丝素蛋白水凝胶的制备及生物医学应用

水凝胶是一类物理化学性质接近软组织的先进材料,已有众多聚合物用于水凝胶的制备。丝素蛋白由于具有优异的生物相容性、生物可降解性和易于制备成各种形式的材料等优点,在生物医学领域中具有广泛的应用,其中水凝胶是丝素蛋白在生物医学中应用的重要形式。由于分子的独特结构,丝素蛋白可以通过多种方法形成水凝胶。近年来,光交联水凝胶由于具有制备条件温和、副产物少、反应过程容易控制等优点,逐步成为研究的热点。首先对丝素蛋白的分子结构和特性进行了介绍,总结了丝素蛋白水凝胶的制备方法,重点阐述了光交联丝素蛋白水凝胶的研究现状,并讨论了它们在生物医学领域的应用,最后对光交联丝素蛋白水凝胶未来发展方向进行了展望。     

MXene基水凝胶复合材料的研究进展

MXenes是一类新型二维纳米片,随着MXenes材料的迅速发展,近年来,兴起了一种新型材料,即MXene基水凝胶复合材料,其在生物医学、能源、电磁干扰屏蔽、传感器等方面均具有广泛的应用前景。但目前MXene基水凝胶复合材料的制备和应用仍处于起步阶段。本文主要回顾MXene基水凝胶复合材料的最新进展,详细梳理MXene基水凝胶复合材料的制备方法,并重点介绍其潜在应用前景。最后,针对MXene基水凝胶复合材料领域中所面临的机遇和挑战进行展望。      

PVA水凝胶制备,改性及在生物医学工程中的研究进展

聚乙烯醇(PVA)水凝胶由于良好的理化和生物性能,在近几十年里得到极大的发展。就PVA水凝胶的制备、改性、及应用进行介绍。其中重点综述水凝胶的"反复冷冻解冻"法的制备,与生物大分子明胶的共混改性,和在生物医学工程方面的研究应用。     

石墨烯/氧化石墨烯基复合水凝胶的研究进展

纳米填料在改善传统聚合物水凝胶力学强度方面展现出显著的优点。石墨烯(GN)及其衍生物作为新型碳纳米材料,是目前制备纳米复合水凝胶的研究热点。重点介绍了GN及氧化石墨烯(GO)基复合水凝胶的制备方法,以及GN/GO对传统水凝胶力学性能、溶胀性能、导电性能及吸附性能改善方面的研究进展及应用,最后展望了其改性传统水凝胶的发展方向及潜在应用。     

DNA水凝胶的设计与构建

DNA水凝胶同时兼有DNA的生物功能和水凝胶的骨架功能,具有良好的生物相容性、生物可降解性、选择特异性、结构可设计性以及精确的分子识别能力等优点,在生物医学领域中应用前景广阔。随着研究的持续深入进行,研究人员巧妙地设计了各种各样的DNA水凝胶的交联制备方法,并通过向其中引入其它功能分子或基元,或与其它类型的功能材料进行结合,构建了具有优异性能的DNA水凝胶。文中从物理水凝胶和化学水凝胶两方面,介绍了DNA水凝胶的研究动态,重点分析和阐述了DNA水凝胶的设计和构建方法以及内部交联机制,并对所存在的问题及未来研究发展趋势进行了总结和展望,为DNA水凝胶的进一步发展提供参考。     

水凝胶纤维的制备及其性能和应用研究进展

水凝胶纤维是一种具有溶胀性能、刺激响应性能、缓释性能和固定化等性能的新型纤维,在组织工程、生物医学、纺织和高分子材料等领域具有很好的应用前景。对近些年水凝胶纤维在制备方法、性能及应用进行了综述,并对未来的发展做了展望。     

胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的构建及其对细胞行为的影响

利用溶液共混法制备了胶原/海藻酸钠混合液,建立了制备胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的方法,并证实互穿网络凝胶中,胶原与海藻酸钙二者共存且相互独立,胶原结构保持完好。与传统海藻酸钙水凝胶相比,本文建立的胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶表面疏水性增强且凝胶结构更加疏松,更利于细胞粘附与物质传递。以人源成纤维细胞为模型,通过考察细胞在凝胶表面与凝胶内部的形态,进一步证实胶原分子在胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的表面与内部均有分布。细胞迁移实验结果也表明该胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶不仅能有效保持细胞活性,且为细胞迁移行为的研究提供了一种新的研究模型。     

蔗糖基聚合物的研究进展

以蔗糖为原料可以制备安全无毒、可生物降解、高吸收性凝胶聚合物,聚合的途径目前有化学法和酶法,这些材料可用于普通的水吸收剂、水净化辅助剂和生物医学材料,还可作为植物生长调节剂、果蔬常温保鲜剂应用于农业生产。本文综述了近十年国内外蔗糖基聚合物的研究进展及其应用前景,并对蔗糖基聚合物的结构特点、制备方法作了较为详细的论述。     

磁性水凝胶研究进展

水凝胶是亲水性而又不溶于水的、具有三维网络结构的高分子材料,因其独特的吸水和良好的生物相容性等优点而受到材料科学和生物医学工作者的关注,得到了广泛应用及研究.结合笔者实验室开展的辐照聚合法制备磁性水凝胶的研究工作,较全面地介绍了国内外水凝胶材料的研究现状及其在生物医药等领域的应用,重点介绍了磁性水凝胶的制备、应用,并展望了其发展前景.     

半纤维素基水凝胶制备及应用研究进展

半纤维素基水凝胶是一种具有优异保水性、良好生物相容性和力学性能的三维网络状亲水聚合物,在软材料领域尤其是半纤维素基材料研究领域备受瞩目。本文综述了近年来半纤维素基水凝胶的研究进展,从化学交联和物理交联两个方面介绍了半纤维素基水凝胶的制备方法、形成机理和性能,比较了化学交联中光、酶、微波辐射和辉光放电电解等离子体等不同引发体系的差异,总结了半纤维素基水凝胶在药物控释、伤口敷料、高效吸附及3D打印等领域的最新应用和发展,并对半纤维素基水凝胶领域所面临的挑战进行了总结和展望,以期为新型半纤维素水凝胶的研究提供参考。     

新型胶原/聚丙烯酸互穿网络pH敏感水凝胶的制备及性能研究

以Bis为交联剂,采用互穿网络(IPN)技术制备胶原/聚丙烯酸pH敏感水凝胶.研究了不同配比的水凝胶的溶胀动力学、pH敏感性及pH溶胀-退胀特性,并利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和差示量热扫描法(DSC)对其结构进行表征.结果显示:制备的水凝胶具有较快的溶胀速率,在13min时吸水率可达93%左右;水凝胶有明显的pH敏感性且pH溶胀-退胀可逆性良好.FTIR和DSC结果表明,在保持胶原三股螺旋结构的同时,材料间形成了互穿网络,材料的热稳定性显著提高,从而扩大了材料的应用范围.     

气凝胶纳米材料的研究进展

气凝胶材料是一种具有低密度、高孔隙率、高比表面积、低折射率、低介电常数等特性的纳米多孔材料,在航空航天、石油化工、环境处理、建筑保温、能量储存与转化等领域具有广泛的应用价值。重点介绍了国内外二氧化硅基气凝胶和有机气凝胶的组成、结构、制备和性能方面所取得的突破性进展,其中二氧化硅基气凝胶主要从耐高温气凝胶、疏水气凝胶和低成本气凝胶3方面进行论述,有机气凝胶主要包括聚合物基有机气凝胶和生物质基有机气凝胶。综述了气凝胶材料在绝热和吸附领域的最新研究和应用,最后对气凝胶材料未来的发展方向进行了展望。     

具有可调溶胀性能的纤维素基温敏水凝胶

基于纤维素的水凝胶用途广泛,但其溶胀调控规律少见报道。文中以羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟乙基纤维素(HEC)为原料,以环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,制备了系列纤维素基温敏水凝胶,研究了在温度作用下HPMC及ECH含量、p H、无机盐对水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,制备的纤维素基水凝胶具有随温度变化可调的溶胀性能;HPMC含量越高,水凝胶收缩能力越强;ECH含量越高,水凝胶收缩能力越弱;达到溶胀平衡的水凝胶具有良好的力学性能以及p H和无机盐稳定性。     

水凝胶的研究进展及在生物医学方面的应用

在过去的几十年里,水凝胶的制备及其应用在很多领域都取得了重大进展。水凝胶因其特殊的三维网络结构和良好的理化性能,成为一类具有广泛应用前景的高分子聚合物材料。主要介绍了水凝胶研究进展,以及由于它的高吸水性和生物相容性等特性在生物医学方面的应用。     

生物质基碳气凝胶制备及应用研究

生物质材料成本低廉、碳源丰富,是碳气凝胶制备中最经济、环保和可持续性的原料。生物质基碳气凝胶展现出密度低、弹性高、比表面积大和导电性好等优异特性,有望广泛应用于电化学储能器件和吸附净化等领域。综述了生物质基碳气凝胶,如纤维素碳气凝胶、木质素基碳气凝胶、生物质衍生物基碳气凝胶以及碳气凝胶复合结构材料的制备工艺,总结了生物质基碳气凝胶在吸附和电化学等领域的应用研究。最后,分析了大规模制备结构均一和性能优良的生物质基碳气凝胶面临的机遇与挑战。     

超级绝热材料SiO2气凝胶的制备及应用

介绍了超级绝热材料SiO2气凝胶的特殊纳米结构和超级绝热性能,对SiO2气凝胶新的制备方法和应用前景进行了综述,并指出SiO2气凝胶的未来研究重点和方向。     

化学所在水凝胶的可控构筑及功能化方面取得重要进展

正高分子水凝胶是一种具有三维交联网状结构的高分子材料,在组织工程、伤口敷料、疾病诊断与治疗等生物医学工程领域具有重要的应用价值。但是,传统水凝胶的性能难调控、力学强度弱、生物相容性差、生物不可降解,限制了其临床实际应用。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下,化学所高分子物理与化学实验室的科研人员在水凝胶的可控制备方面取得重要进展。研究人员设计一类具有易断     

无机杂化水凝胶的研究进展

无机杂化水凝胶由于具有许多独特的性能而得到广泛应用。但由于传统水凝胶在力学性能、热性能、响应速率和生物相容性等方面存在缺陷,限制了其作为新材料的应用。使用无机纳米粒子等对水凝胶进行复合改性已成为近年来水凝胶研究领域的热点课题之一。文中综述了2010年至2015年初无机杂化水凝胶的研究进展,从材料的制备、性能和潜在的应用进行了阐述,并对其未来发展给予了展望。     

聚乙烯醇基凝胶电解质的制备及在储能器件中的应用

由于在电化学能源存贮与转化器件中所展现出的巨大潜在应用前景,固态聚合物电解质膜的开发受到研究界的广泛关注。基于柔性储能与转换器件的发展,以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)为基体的凝胶聚合物电解质(Gel polymer electrolytes, GPEs)因亲水性强,无毒,良好的兼容性以及优异的化学稳定性,是当前研究较多的理想电解质材料。本文从PVA基水凝胶电解质的制备合成原理、方法和性能表征出发,总结和讨论了其基本物理特性和电化学性能,并就PVA基水凝胶电解质在超级电容器、柔性锌空电池、锂离子电池以及太阳能水热电池中的研究和应用进展进行了综述,并对其在该领域未来的发展做出展望。     

胶原基生物材料制备与应用研究进展

胶原因具有良好的亲水性、柔韧性和趋化性、生物相容性、生物降解性，被认为是改善组织再生最重要的生物材料之一，并广泛应用于食品、化妆品以及再生医学领域。但是，在提取过程中，胶原的结构和自然交联键会遭到破坏，导致其机械强度、热稳定性和抗酶解能力都低于自然状态。受到天然胶原在组织重塑和修复过程中自然交联的启发，研究人员通过引入外源性交联（化学、物理和生物）来优化胶原基材料的机械强度和稳定性。目前，外源性化学、物理或生物交联已被用于修饰胶原的分子结构，通过这些方法制备的胶原基支架材料的刚度、抗张强度和压缩模量都明显提高，但是材料的延展性降低。这些方法主要是通过限制胶原三螺旋结构分子间α链的自由度，防止胶原微纤维排列的破坏，从而提高胶原的热稳定性和机械强度。另外，通过分子间交联掩盖胶原的酶切割位点，能够提高胶原对酶促降解的抵抗力。但是这些方法仍然有一些缺陷，如存在细胞毒性和降低胶原的活性等。研究者们制备了不同物理结构的胶原基材料（脱细胞基质、海绵、水凝胶、自组装纤维、膜、管和多孔球等），以更好地促进不同组织或器官的再生。因此，了解胶原基材料的交联方法和制备技术进展，对开发新型的胶原基生物支架材料至...