智能水凝胶的制备及其在生物医学中的应用

智能水凝胶对于外界微小的物理化学刺激,如温度、电场、磁场、光、pH、离子强度或压力等能够感知并在响应过程中有显著的溶胀行为或响应性。本文介绍了智能水凝胶的分类及其合成方法,同时综述了智能水凝胶在药物控释、医用敷料、组织工程、角膜接触镜材料以及作为组织充填材料方面的应用,并对其发展趋势及应用前景作了简单的评述。     

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...     

蚕丝蛋白基高强度水凝胶的制备及其生物应用

水凝胶具有亲水三维网络结构,因其结构和功能与生物组织相似的特性,使其在生物医学等领域中得以广泛应用。蚕丝蛋白(Silk fibroin,SF)由于其资源丰富,具有良好的生物降解性和生物相容性,成为一种极具潜力的水凝胶基材。然而,由于在蚕丝蛋白制备过程中对蚕丝纤维天然层级结构的溶解和破坏,丧失了蚕丝纤维机械强度高的天然优势,导致力学性能差成为限制蚕丝蛋白基水凝胶广泛应用的主要原因之一,因此,研究者不断寻求策略制备蚕丝蛋白基高强度水凝胶(SF-high strength hydrogels,SF-HSHs)。本文首先介绍了SF的基本结构;然后阐述了SF水凝胶的制备方法和凝胶化机制;进而详细讨论了物理交联、双交联、双网络和复合SF-HSHs;最后简要分析了SF-HSHs的生物应用及其前景与挑战。     

双螺杆挤出法制备聚乙烯醇水凝胶及其表征

采用双螺杆挤出工艺并经过反复冷冻-解冻法制备聚乙烯醇(PVA)/纯水和PVA/二甲基亚砜(DM SO)/H2O凝胶。利用静态拉伸实验和动态力学分析对样品的力学性能进行了测试。结果表明,双螺杆挤出法制备的凝胶拉伸强度高于溶液浇铸法所得样品的拉伸强度。动态力学分析方法(DM A)研究表明,相同PVA浓度下,混合溶剂体系m(DM SO)/m(H2O)=80/20的弹性模量大于纯水体系。理论计算了两种凝胶的有效交联密度(eυ)和网链分子量(Mc)。对两种凝胶动态力学行为进行了分析讨论,PVA/H2O和PVA/DM SO/H2O的模量和力学损耗(tanδ)随温度升高有不同的转变行为。     

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。     

壳聚糖水凝胶的制备及其在药物释放中的应用

水凝胶作为性能良好的载体,在药物的控释、组织工程等领域有着广泛的应用。壳聚糖是一类天然的带正电荷的碱性多糖,由其形成的水凝胶具有较好的生物相容性、生物降解性、抗菌和低细胞毒性,因此,壳聚糖水凝胶有着良好的生物应用前景。本文综述了壳聚糖水凝胶的制备方法(包括物理交联法和化学交联法),在物理交联法部分着重介绍了离子化合物及聚电解质分子与壳聚糖通过离子交联形成水凝胶,以及利用分子链间的疏水作用形成壳聚糖水凝胶的方法;而在化学交联法部分介绍了合成壳聚糖水凝胶的化学手段,包括交联剂、光照辐射和酶的使用。继而概述了壳聚糖水凝胶在药物缓释应用方面的研究进展,包括温度、pH值和电场响应的药物控释体系。最后展望了壳聚糖水凝胶未来的发展前景。     

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。     

水凝胶在生物医学领域的研究进展

本文通过使用高碘酸钠将透明质酸(HA)上的羟基氧化为醛基,合成醛基化透明质酸(OHA)。以OHA和羟丙基壳聚糖(HPCS)为原料,通过OHA上的醛基与HPCS的氨基发生席夫碱反应生成动态亚胺键,制备了OHA/HPCS自愈合水凝胶。本文通过使用FTIR、UV-vis、SEM、流变和¹H NMR对OHA/HPCS自愈合水凝胶的微观形貌与性能进行表征与探究。OHA/HPCS水凝胶具有多孔结构,孔径范围在70~200 μm之间。随着OHA用量的增加,OHA/HPCS水凝胶内部的孔隙增多,孔径变小,OHA/HPCS的溶胀比逐渐变小,且降解速率变缓。在室温且无外界刺激的条件下,OHA/HPCS水凝胶在4 h内能够实现自愈合。OHA/HPCS水凝胶能够缓慢释放抗癌药物吉西他滨,药物累计释放率为70%~84%,释放时间为12天。OHA/HPCS水凝胶具有缓慢释放吉西他滨的性能,表明OHA/HPCS水凝胶在药物释放领域具有潜在的应用前景。     

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。     

聚异丙基丙烯酰胺凝胶及其在生物医学工程中的应用

聚N-异丙基丙烯酰胺具有良好的温敏性能,原子转移自由基聚合(ATRP)技术是合成结构规整性聚合物的有效途径。本文综述了采用ATRP技术合成聚N-异丙基丙烯酰胺的研究进展,并介绍了快速响应PNI-PAM水凝胶的合成方法,以及PNIPAM温敏性凝胶在药物释放、酶的固定、生化物质分离和医用生物高分子材料等方面的应用现状。     

生物基导电水凝胶及其在柔性电子器件的应用

生物基导电水凝胶是将生物质材料和导电介质引入水凝胶中制备而成的导电材料,因其具有良好的生物相容性和亲肤性等优势,被广泛应用在柔性电子器件领域。本综述按照生物基体类别,分别介绍蛋白质基、多糖基、核酸基3类常见的生物基导电水凝胶,分析了不同生物基材料的导电机制以及各自特有的功能,并介绍了生物基导电水凝胶在柔性传感器、柔性电化学储能器件、摩擦纳米发电机、仿生柔性电子设备等柔性电子器件中的应用,最后对生物基导电水凝胶的发展趋势进行了总结与展望。

     

苯硼酸水凝胶电解质的制备及其在柔性超级电容器中的应用

以3-丙烯酰胺基苯硼酸（AAPBA）和丙烯酰胺（AM）为原料,过硫酸铵（APS）为引发剂,制备得到机械强度高的水凝胶电解质P(AAPBA-co-AM),探究了其力学性能以及组装成超级电容器后的电化学性能。结果表明：聚3-丙烯酰胺基苯硼酸和聚丙烯酰胺链之间多重氢键的协同作用,使得水凝胶具有良好的力学强度和韧性,其断裂应力为170 kPa,断裂伸长率为5 000 %。在1 A/g电流密度下,比电容达到116 F/g,经过2 000次循环后的电容保持率为74%。超级电容器经多次弯曲、折叠,其电化学性能基本保持不变,展现良好的柔性以及电化学稳定性。     

形状记忆型水凝胶的制备及其在药物控制释放中的应用

以戊二醛为交联剂,制备了pH敏感性明胶-果胶水凝胶(GT-PT)和明胶-辛基果胶水凝胶(GT-OPT),研究了交联剂用量、温度、pH值对凝胶溶胀性能的影响及溶胀-消溶胀性能.结果表明,当温度在30～60℃时,凝胶的溶胀率随温度的升高而增大;且具有明显的pH敏感性,碱性条件下的溶胀率大于酸性条件下的溶胀率;不同pH值条件下,明胶-果胶水凝胶具有“形状记忆”功能.包埋在水凝胶中的牛血清蛋白在pH=1.0时的释药率大于pH=7.8和pH=9.18时的释药率.此类水凝胶有望用于蛋白质的pH值及温度控制释放.     

碳纳米管的制备、表征及其在电子领域中的应用

碳纳米管的独特结构使它具有奇特的性质和广阔的应用前景。本文介绍了碳纳米管的结构和性质,对碳纳米管的制备现状、表征及其在电子领域的应用做了详细的回顾。     

葡聚糖水凝胶微球的制备与表征

采用反相微乳液交联法,以葡聚糖天然高分子为原料,制备了一系列基于葡聚糖的水凝胶微球。葡聚糖通过高碘酸钠氧化进行醛基化修饰,进一步与乙二胺发生还原胺化反应进行交联;交联反应在以失水山梨酸酯类(Span 80/Tween 80)表面活性剂复配体系作为乳化剂、环己烷为油相构成的油包水型反相微乳液中进行。表面活性剂复配体系的组分配比是影响该葡聚糖水凝胶微球的粒径及形貌的重要因素,研究结果表明,随着表面活性剂复配体系的亲水亲油平衡值(HLB value)增加,微球粒径呈现先减小而后增大并基本保持不变的趋势;当该复配表面活性剂的HLB=5.27(即,m(Tween 80)/m(Span 80)=10)时,获得的葡聚糖凝胶微球粒径最小且平均粒径为(21.6±1.65)μm,粒径分布在15~28μm之间。     

铁基纳米粒子的制备及其在生物医学中的应用

综述了铁基纳米粒子以及磁性微球的主要制备原理和方法,并分析了不同方法的优缺点,同时也对磁性微球在医学中的应用作了较为详细的介绍.     

温度/pH双重敏感性芦苇半纤维素基水凝胶的制备与表征

通过自由基聚合反应制备出以芦苇半纤维素为基材的温度/pH双重敏感性水凝胶材料。考察不同单体丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)摩尔比对其温度和pH的响应能力,探讨水凝胶的形成机制和消溶胀动力学行为。结果表明,四种不同单位摩尔比水凝胶均具有温度和pH双重敏感性,NIPAAm摩尔比含量高的水凝胶对温度响应更为敏感,而结构中的AA对水凝胶pH敏感行为起主要作用,消溶胀动力学符合准一级模型,消溶胀速率随NIPAAm摩尔比增加而加大。     

沥青基炭纤维的制备及其表征

石油沥青在氮气氛中420℃热缩聚7h,制得软化点为295℃的炭纤维前驱体沥青.此前驱体沥青在单孔纺丝器中熔纺获得沥青纤维.将沥青纤维于空气中320℃稳定化处理,最后在氮气流中1000℃炭化制成炭纤维.应用SEM、TGA、FTIR和XRD对石油沥青、前驱体沥青、沥青纤维、预氧化纤维和炭纤维分别进行表征.发现:前驱体沥青中含有质量分数70.5%中间相组分,炭纤维具有径核结构,其最大抗拉强度为650MPa.     

高透明度聚乙烯醇水凝胶的制备、表征及透明机理研究

用二甲基亚砜(DMSO)水溶液通过冷冻/解冻法制备了高透明度聚乙烯醇(PVA)水凝胶,使用差示扫描量热仪(DSC)、紫外吸收光谱、力学性能分析仪、紫外-可见分光光度计等分析了DMSO浓度对聚乙烯醇水凝胶透光率的影响,并表征了PVA水凝胶的含水率、结晶度、力学性能等性质.结果表明,用含量为80%(质量分数)的DMSO水溶液制备的PVA水凝胶得到了高达(99.8±0.2)%透明度,其抗拉强度达到3MPa以上,断裂拉伸率＞600%.研究发现,DMSO与水形成的1DMSO/2H2O网络结构能够限制PVA分子在三维方向的结晶,同时能够促进二维方向PVA晶体的生长.当DMSO含量为80%时,溶液中DMSO与水的比例略＞1:2,存在少量未形成1:2网络结构的DMSO分子,该分子与PVA羟基形成氢键限制了PVA分子在二维方向的结晶,最终导致PVA水凝胶中PVA晶体的体积最小、PVA晶体的数目最多,从而得到了最高的水凝胶透明度和较好的力学性能.     

高强度水凝胶的制备及其研究进展

水凝胶因其拥有较高的溶胀比和极高的含水率,被广泛应用于各种领域,但力学性能较弱的缺点限制了其在组织工程、软体机器人、可穿戴电子设备等高负载领域的发展。综述了近年来纳米复合水凝胶、双网络水凝胶、大分子微球复合水凝胶、疏水缔合水凝胶等高强度水凝胶的制备方法及研究进展;讨论了各类型高强水凝胶的特点并指出了目前研究中存在的问题;同时,对高强度水凝胶未来的研究方向进行了展望。