聚丙烯酰胺/改性纳米纤维素晶体纳米复合水凝胶的光聚合制备与表征

先用马来酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面改性得表面含碳-碳双键的改性NCC(mNCC),然后将丙烯酰胺(AM)和mNCC一起光聚合得PAM/mNCC纳米复合水凝胶;通过红外光谱、扫描电镜、热重分析、差热分析、溶胀实验和拉伸实验研究了水凝胶的结构和性能。结果表明,PAM/mNCC纳米复合水凝胶是一种物理/化学共交联水凝胶;与用质量分数0.25%N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联的PAM水凝胶相比,PAM/mNCC纳米复合水凝胶中的微孔尺寸分布更宽,PAM分子链的起始分解温度和玻璃化转变温度升高;当mNCC的用量占AM质量的5%~10%时,PAM/mNCC纳米复合水凝胶的饱和溶胀率、拉伸强度、断裂伸长率分别为PAM水凝胶的2.1~2.7倍、0.45~1.1倍、3.8~7.1倍。     

海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备及控释行为EI北大核心CSCD

以海藻酸、丙烯酰胺为单体,氧化石墨烯为原料制备了海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(NaAlg-g-PAAm/GO)复合水凝胶,采用傅里叶变换红外光谱和扫描电镜对其结构和形貌进行了表征;当GO的质量分数从0.6%增至3.2%时,溶胀率从37%减至21%;阳离子对水凝胶的溶胀性的影响能力是Fe3+>Ca2+>K+;以5-氟尿嘧啶(5-FU)为抗癌药物模型,模拟胃腔和小肠的环境,研究了在pH=1.2和pH=7.4的缓冲溶液中复合水凝胶的控制释放行为,实验结果表明水凝胶在pH=7.4的缓冲溶液中的累积释放率明显高于在pH=1.2的溶液中的累积释放率,所以该类水凝胶有望成为靶向药物释放的载体。     

海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备及控释行为

以海藻酸、丙烯酰胺为单体,氧化石墨烯为原料制备了海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(NaAlg-g-PAAm/GO)复合水凝胶,采用傅里叶变换红外光谱和扫描电镜对其结构和形貌进行了表征;当GO的质量分数从0.6%增至3.2%时,溶胀率从37%减至21%;阳离子对水凝胶的溶胀性的影响能力是Fe3+Ca2+K+;以5-氟尿嘧啶(5-FU)为抗癌药物模型,模拟胃腔和小肠的环境,研究了在pH=1.2和pH=7.4的缓冲溶液中复合水凝胶的控制释放行为,实验结果表明水凝胶在pH=7.4的缓冲溶液中的累积释放率明显高于在pH=1.2的溶液中的累积释放率,所以该类水凝胶有望成为靶向药物释放的载体。     

SA/PAM/GO纳米复合水凝胶的制备和性能

用原位聚合法制备海藻酸钠(SA)/聚丙烯酰胺(PAM)/氧化石墨烯(GO)纳米复合水凝胶,用X射线衍射、原子力显微镜、红外光谱、热失重、扫描电镜等手段对GO及复合水凝胶的结构与性能进行表征,研究了GO含量对材料的结构、机械性能及溶胀性能的影响。结果表明:在聚合物体系中均匀分散的GO片层提高了分子之间的相互作用,并参与形成凝胶网络,显著提高了材料的强度与韧性。与纯SA/PAM凝胶相比,拉伸强度和断裂伸长率提高了近200%,压缩强度从2.95 MPa提高到4.3 MPa,而溶胀率随着GO量的增加呈先上升后下降的趋势,随着SA含量的增加呈上升趋势。     

水性聚氨酯对聚乙烯醇-海藻酸钠水凝胶结构与性能的影响

以聚乙烯醇(PVA),海藻酸钠(SA)和水性聚氨酯(WPU)为原料,采用冷冻解冻法制备含水性聚氨酯的聚乙烯醇-海藻酸钠水凝胶,并探究WPU的用量对聚乙烯醇-海藻酸钠水凝胶结构与性能的影响。通过各种实验方法对WPU的合成进程,凝胶的形成,以及凝胶的微观结构,凝胶的溶胀性能、凝胶分数、愈合性能及力学性能进行观察和表征。结果表明,随着WPU含量的增多,凝胶内部微孔体积增大,且数量增多;当凝胶中WPU含量为25wt%时,凝胶拥有较好的微孔结构并获得1000%的吸水溶胀率;WPU的用量对复合水凝胶的凝胶分数、自愈合性能和力学性能也存在较大的影响。     

IPN智能水凝胶药物缓释体系的设计及评价

为研究水凝胶的缓释作用,制备了一种新型pH敏感型互穿网络(IPN)水凝胶药物缓释体系.以天然多糖材料海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)为原料,利用高碘酸钠氧化SA引入醛基与CS的水溶性衍生物羧化壳聚糖(CMCS)进行化学交联,同时将SA和钙离子进行物理交联,外层再用CS复合凝聚形成聚电解质膜覆盖,从而得到以多种方式交联的具有IPN结构的缓释水凝胶.采用多种方法表征水凝胶的物理化学结构,并探索了复合水凝胶的最佳性能条件,通过溶胀实验和释药测试研究其性能.结果表明,当氧化海藻酸钠(OSA)和CMCS的共混比例为2:3、氯化钙溶液浓度为2％、CS浓度为2％、包膜时间为30 min时,水凝胶的最大溶胀率可以达到33.59.此水凝胶对模型药物牛血清白蛋白(BSA)、吲哚美辛(IDM)有明显缓释作用,说明此复合水凝胶有望开发成一种集多种交联方式为一体的新型药物缓控释系统.     

医用聚乙烯醇/海藻酸钠/氧化石墨烯水凝胶的制备及性能

采用冷冻-解冻方法制备了物理交联的医用聚乙烯醇/海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝胶,并采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热失重等对复合水凝胶进行表征,研究了氧化石墨烯含量对复合水凝胶的结构及性能的影响。结果表明,复合水凝胶呈现三维多孔的网络结构;氧化石墨烯、海藻酸钠和聚乙烯醇之间存在强烈的氢键作用,随着氧化石墨烯含量的增加,复合水凝胶的力学性能增强,热稳定性和凝胶率也得到提高;氧化石墨烯与海藻酸钠具有协同作用促进细胞增殖,复合水凝胶具有优异的生物相容性。     

PVA/P(AA-AM)复合水凝胶的制备及性能

采用水溶液聚合方法合成了不同组成的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(P(AA-AM))。将聚乙烯醇(PVA)与所合成的P(AA-AM)共混,以戊二醛为交联剂,制备出了不同结构的PVA/P(AA-AM)复合水凝胶。采用扫描电镜观察了凝胶形貌,研究了复合水凝胶的结构与性能关系。结果表明,复合水凝胶溶胀性能与所用交联剂加量有关,复合水凝胶的溶胀度随着交联剂加量增加先增大后减小,在交联剂加量为0.5%时水凝胶溶胀度达到最大值。复合凝胶中的聚合物组成对溶胀度影响显著,随着P(AA-AM)含量提高,水凝胶的溶胀度逐渐增大。适当结构的复合水凝胶具有pH敏感性,敏感程度随着凝胶中P(AA-AM)含量的增加而增强。     

高强度聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶

采用冷冻-解冻方法制备了物理交联的聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶。采用热失重、X射线衍射、差示扫描量热、扫描电镜、力学性能、溶胀性能及离子强度敏感性等分析对制备的复合水凝胶进行了表征,研究了氧化石墨烯(GO)含量、冷冻-解冻循环次数、聚乙烯醇(PVA)浓度对复合水凝胶性能的影响。研究结果表明,复合水凝胶呈现出三维多孔网络结构;随着GO含量的增加,水凝胶的热稳定性增强、熔融温度上升,拉伸强度和压缩强度也得到明显提高,说明GO在复合水凝胶中起到了物理交联剂的作用;复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而增大,但当GO的质量分数超过0.4%时逐渐减小;增加冷冻-解冻循环次数或PVA浓度,水凝胶的拉伸强度和压缩强度增大,力学性能得到显著改善。     

自修复氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及药物缓释性能

本研究基于动态亚胺键合成了一种具有自修复性能的氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖水凝胶(OSA-CMCS)。通过海藻酸钠的糖醛酸,合成了OSA,并通过与CMCS的席夫碱反应制备了具有不同交联度的自修复OSA-CMCS水凝胶,研究了OSA-CMCS水凝胶的微观形态、黏弹性能、溶胀性能、自修复性能、酶促降解性能和体外药物释放性能。结果表明,随着OSA与CMCS配比的增加,水凝胶的交联度逐渐增加,溶胀比逐渐减小。OSA-CMCS水凝胶具有高度孔隙化且孔隙之间相互连通的结构特点,孔径大小在20~100μm范围内。室温条件下,OSA-CMCS水凝胶在无外界刺激时6 h能够实现自修复。OSA-CMCS水凝胶具有可降解性,并随着交联度的增大,降解速度减慢。OSA-CMCS水凝胶对水溶性药物吉西他滨具有缓释作用,药物释放时间可达4天。     

可生物降解温敏凝胶PNMH-OSA的降解行为与释药性能

N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和丙烯酸甲酯(MA)通过自由基共聚形成线型大分子P(NIPA-MA),再用联胺取代MA嵌段上的甲氧基,得到一种多官能团的温敏大分子聚(N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸甲酯-丙烯酰肼)(PNMH),用它交联氧化的海藻酸钠(OSA),得到可生物降解的温敏凝胶PNMH-OSA。研究了PNMH的取代度(DS)、海藻酸钠的氧化程度(DO)、pH值和离子强度对PNMH-OSA凝胶降解性能的影响,同时以次甲基蓝(MB)和牛血清蛋白(BSA)为模拟药物,采用包埋法将药物载入凝胶中,研究了凝胶的释药行为。结果表明,凝胶降解速率随海藻酸钠的氧化程度、pH值增加而增加,随PNMH的取代度、离子强度增加而减慢;药物释放速率与药物的分子量和凝胶的降解速率有关。     

SA分子量及用量对SA/PNIPAAm semi-IPN水凝胶溶胀性能的影响

研究了海藻酸钠(SA)的分子量及用量对SA/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络(SA/PNIPAAm semi-IPN)水凝胶的平衡溶胀度、溶胀速率和消溶胀速率的影响。结果发现,水凝胶平衡溶胀度随着凝胶网络中SA组分分子量以及用量的增加而增大;在pH=1.0条件下,SA/PNIPAAm semi-IPN水凝胶的溶胀速率随着SA的分子量以及用量的增加而降低,在pH=7.4条件下,水凝胶的溶胀速率随着SA的分子量以及用量的增加而增大;SA用量较低时,分子量的大小对SA/PNIPAAm semi-IPN水凝胶的消溶胀速率有很大影响,随着SA用量的增加,分子量大小对水凝胶消溶胀速率的影响作用降低。     

Sodium Alginate/Carboxyl-Functionalized Graphene Composite Hydrogel Via Neodymium Ions Coordination

A facile method for the preparation of sodium alginate(SA)/carboxyl-functionalized graphene(G-COOH)composite hydrogel was developed. Based on the coordination ability of lanthanide ions to the carboxyl groups, a series of hydrogel derived from different ratios of SA and G-COOH was fabricated by neodymium(Nd~(3+)) ions coordination. A relatively uniform layered structure was recorded by SEM at the interior of SA/G-COOH hydrogel. Several parameters such as water content, swelling ratio(SR), tensile test and solvent resistance were also investigated. The SA/G-COOH composite hydrogel showed excellent mechanical strength, and the tensile strength of SA/G-COOH composite hydrogel reaches 53.72 MPa at high water content. Due to the coordination ability of Nd~(3+) ions, the hydrogel also exhibited an excellent solvent resistance and stability.     

MWCNTs增强聚乙二醇-聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能

利用冻融循环法制备了羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)/聚乙二醇(PEG)-聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶。考察了不同质量配比下MWCNTs/PEG-PVA复合水凝胶的微观形貌变化,并研究了复合凝胶的溶胀性能、拉伸强度、热稳定及导电性能。结果表明,加入MWCNTs后MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶仍具有多孔的三维网状结构但孔径尺寸变小。当MWCNTs与PVA的质量比大于1.0∶100时,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的孔洞均匀性降低。随着MWCNTs量的增加,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的溶胀度及拉伸强度均先升高后降低。当MWCNTs与PVA的质量比为1.0∶100时,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的溶胀度达到最大(1450%),孔隙率最高(75.8%),拉伸强度及断裂伸长率达到最大值,分别为0.97 MPa和384.0%。MWCNTs的加入提高了MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的热稳定性,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的初始热分解温度从235℃上升至260℃;随着MWCNTs量的增加,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的电导率从1.10×10-6 S/cm升高至6.96×10-4 S/cm。     

Alginate hydrogel as a promising scaffold for dental-derived stem cells: an in vitro study

The objectives of this study were to: (1) develop an injectable and biodegradable scaffold based on oxidized alginate microbeads encapsulating periodontal ligament (PDLSCs) and gingival mesenchymal stem cells (GMSCs); and (2) investigate the stem cell viability, and osteogenic differentiation of the stem cells in vitro. Stem cells were encapsulated using alginate hydrogel. The stem cell viability, proliferation and differentiation to adipogenic and osteogenic tissues were studied. To investigate the expression of both adipogenesis and ontogenesis related genes, the RNA was extracted and RT-PCR was performed. The degradation behavior of hydrogel based on oxidized sodium alginate with different degrees of oxidation was studied in PBS at 37?°C as a function of time by monitoring the changes in weight loss. The swelling kinetics of alginate hydrogel was also investigated. The results showed that alginate is a promising candidate as a non-toxic scaffold for PDLSCs and GMSCs. It also has the ability to direct the differentiation of these stem cells to osteogenic and adipogenic tissues as compared to the control group in vitro. The encapsulated stem cells remained viable in vitro and both osteo-differentiated and adipo-differentiated after 4?weeks of culturing in the induction media. It was found that the degradation profile and swelling kinetics of alginate hydrogel strongly depends on the degree of oxidation showing its tunable chemistry and degradation rate. These findings demonstrate for the first time that immobilization of PDLSCs and GMSCs in the alginate microspheres provides a promising strategy for bone tissue engineering.     

PSY-g-PAA/APT/SA载药复合凝胶小球的制备及释药性能

采用离子凝胶法制备了欧车前胶-g-聚丙烯酸/凹凸棒黏土/海藻酸钠(PSY-g-PAA/APT/SA)载药复合凝胶小球,以双氯芬酸钠为模型药物,考察了pH敏感性和凹凸棒黏土含量对凝胶小球的包封率、载药率、溶胀性能和药物释放行为的影响。结果表明,当释放介质为模拟胃液(pH=1.2)时,药物基本不释放;而为模拟肠液(pH=6.8)时,5h后累积释放率超过90%,复合凝胶小球具有明显的pH敏感性。随着凝胶小球中凹凸棒黏土含量的增加,溶胀率和药物累积释放率均减小,表明凹凸棒黏土的引入可以减缓药物的突释效应。     

海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过化学发泡-冷冻干燥-粒子滤出复合法制备聚乳酸(PLLA)大孔支架, 然后在大孔内以海藻酸钠(SA)、碳酸钙、葡萄糖酸内酯(GDL)为原料, 通过原位相转变制备海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料(CA/PLLA); 分别利用SEM、压缩强度测试和细胞培养对CA/PLLA支架的形貌、力学性能及生物相容性进行了研究。结果表明: PLLA具有直径小于2 mm、孔道相互连通的孔洞, 且在大孔中能够形成均匀的CA。CA/PLLA复合材料的压缩强度(2.74 MPa)远大于单一的海藻酸钙水凝胶的压缩强度(0.10 MPa)。在CA/PLLA复合支架中, 软骨细胞呈簇状圆形生长状态, 与其在天然软骨陷窝里生长状态一致。这种软硬结合、天然与合成高分子杂化的CA/PLLA复合材料的力学强度和生物相容性同时得到提高, 可进一步作为骨和软骨修复材料研究。     

聚乙二醇改性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能

通过酸碱处理和机械研磨结合的方法制备纳米纤维素(CNFs),并利用冻融循环法分别制备了聚乙烯醇(PVA)和纳米纤维素/聚乙烯醇(CNFs/PVA)复合水凝胶,以及聚乙二醇(PEG)改性PVA和CNFs/PVA复合水凝胶。考察不同配方下复合水凝胶的微观形貌变化,并对复合水凝胶的溶胀性能、压缩强度及热稳定性能进行研究。结果表明,CNFs与PEG对PVA水凝胶的微观形貌均有改善作用,加入PEG后形成的PEG/PVA凝胶产生明显的三维网络结构。当PEG与CNFs同时加入到PVA凝胶后形成的CNFs-PEG/PVA凝胶具有均匀的互穿孔洞结构,此时复合水凝胶的孔隙率最高((67.5±4.3)%),溶胀度最好(980%),且压缩强度较PVA水凝胶也有所提升。PEG对复合凝胶的热稳定性无影响,而加入CNFs后,CNFs-PEG/PVA复合凝胶的初始热分解温度从235℃上升至300℃,显著提高了PVA凝胶的热稳定性。     

Two-step synthesis of polyacrylamide/poly(vinyl alcohol)/polyacrylamide/graphite interpenetrating network hydrogel and its swelling,conducting and mechanical properties

Polyacrylamide/poly(vinyl alcohol)/polyacrylamide/graphite interpenetrating network (PAM/PVA/PAM/G IPN) hydrogel is synthesized using a simple two-step polymerization method. The swelling behaviors of the hydrogel depend on the PVA, graphite, and crosslinker dosages, and swelling process is dominated by a relaxation of macromolecule chains. Owing to IPN structure, the hydrogel shows a good mechanical strength and thermal stability. On the other hand, the incorporation of graphite improves the conductivity of the hydrogel.     

水凝胶基方型摩擦纳米发电机在公路运输监测中的 应用

为实时监测运输过程中产品振动状态,以自制的高强韧聚丙烯酰胺/海藻酸钠双网络（PAM/SA-DN ）水凝胶作为电极,弹簧作为触发器,制备水凝胶基方型摩擦纳米发电机（S-TENG）,并测试S-TENG在不同振动状态下的输出信号。实验结果表明,PAM/SA-DN水凝胶的拉伸强度达371.4 kPa,断裂伸长率为547%;当振动频率分别为0.5, 1.0, 2.0 Hz时,S-TENG输出4次峰值电压信号所需时间分别为8.0, 4.1, 2.1 s;当振幅从10 mm增加到30 mm,输出电压峰值从9.0 V增加到17.5 V。此外,搭建了相关试验平台以模拟汽车通过减速带时的场景。根据输出电压信号,可以实时准确地获取小汽车通过减速带的高度及数量信息。水凝胶基方型摩擦纳米发电机传感器在公路运输监测领域有着很好的应用潜力。