α-纤维素/魔芋葡甘聚糖复合水凝胶的制备及其性能

为提高魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan,KGM)凝胶的热稳定性和凝胶强度,通过与α-纤维素(α-Cellulose,α-CE)按不同比例复配制得α-CE/KGM复合水凝胶。使用旋转流变仪测定加入不同量α-CE对复合水凝胶流变特性的影响,利用SEM、FTIR和DSC表征了α-CE/KGM水凝胶的表观形貌、微观结构、特征官能团及其热稳定性。结果显示:KGM溶胶和α-CE/KGM溶胶的黏度随剪切速率的增大而减小;在0~300 s–1剪切速率内,剪切应力随剪切速率的增大而增大;在0.1~100 Hz频率内,α-CE/KGM的储能模量(G')低于其损耗模量(G″),α-CE的添加使复合水凝胶的模量升高。在不同质量比的α-CE/KGM凝胶体系中,当m(α-CE)∶m(KGM)=1∶1(即α-CE4)时得到的复合水凝胶,熔融吸收峰对应的温度为122.3℃,热稳定性较KGM水凝胶有所提高。     

辐射交联PVA/PVP/胶原复合水凝胶的制备及性能研究

采用辐射交联与冻融循环相结合的方法,将胶原引入聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)水凝胶体系,制备具有较高生物活性的PVA/PVP/胶原复合水凝胶。通过含水率、溶胀性能、力学性能及微观结构研究胶原对复合水凝胶结构与性能的影响,并优选最佳体系进行体外细胞毒性实验(MTT法)。研究结果表明,复合水凝胶具有均匀分布的三维多孔结构,胶原的添加增大水凝胶网络空间结构,其初始含水率达92%,并在10 h内达到溶胀平衡,但力学性能降低。辐射交联与冻融循环相结合的方法有利于提高胶原水凝胶制备效率,胶原结构不改变,其体外细胞存活率从PVA/PVP水凝胶的77.3%提高到93.8%,细胞相容性提高。     

高强度耐溶胀仿软骨PVA/CS水凝胶的合成及性能

利用冻融循环并浸泡柠檬酸钠的方法,制备了聚乙烯醇/壳聚糖(PVA/CS)复合水凝胶。通过FTIR、XRD,DSC和SEM表征了其结构和形貌,并测试了其机械性能。结果表明,PVA单网络水凝胶网孔尺寸在1.5～8.2μm,自由水含量为76.2%,有效交联密度为0.0288 mol/L,抗拉和抗压强度仅为0.2和1.4 MPa。而复合水凝胶由于氢键与离子键的协同交联作用,其网孔尺寸和自由水含量分别降低至1.5μm和1.4%,有效交联密度提高至0.4210 mol/L,抗拉和抗压强度分别为9.3和16.6 MPa。同时,该水凝胶还具有优异的抗疲劳与耐溶胀特性,连续压缩10次后水凝胶的抗压强度和韧性分别为初始值的88.1%和84.3%,在去离子水中溶胀平衡后的抗拉强度高达4.3 MPa。     

CMC-PVA-β-CD三元复合水凝胶的制备

以羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PVA）、β-环糊精（β-CD）为原料,在碱性条件下与环氧氯丙烷（ECH）发生交联反应,制备具有高溶胀性能的CMC-PVA-β-CD三元复合水凝胶,并研究了CMC,PVA,ECH,β-CD添加量对水凝胶溶胀性能、力学性能的影响。结果表明：加入20.0 mL水,0.52 g CMC,0.20 g PVA,1.2 mL ECH,0.24 gβ-CD时,水凝胶溶胀率最高,为2 040.62 g/g,压缩应力为7.90 kPa。与PVA-CMC二元水凝胶相比,CMC-PVA-β-CD三元水凝胶的压缩应力和结晶度均有提高。该三元复合水凝胶具有较高的溶胀率和良好的力学性能,在生物医药、消毒杀菌领域具有很高的应用价值。     

PAA/PEG复合水凝胶膜的制备及其性能

以丙烯酸(AA)为单体、聚乙二醇(PEG)为大分子模板、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,通过自由基溶液聚合法原位聚合制备了聚丙烯酸(PAA)/PEG复合水凝胶膜,研究了PEG用量对复合水凝胶成膜性、热稳定性、溶胀性能和力学性能的影响。结果表明:成功制备了PAA/PEG复合水凝胶膜;适量PEG的引入有利于复合水凝胶成膜;PAA/PEG复合水凝胶膜的热稳定性良好;PEG的引入对水凝胶膜的吸水溶胀性能不利;适量PEG有利于提高凝胶的力学性能,复合水凝胶膜软而韧;PEG与AA质量比为0.4的PAA/PEG复合水凝胶的拉伸强度和断裂标称应变最大,分别为1.58 MPa,414%。     

高强度耐溶胀仿软骨PVA/CS复合水凝胶的合成及性能

利用冻融循环并浸泡柠檬酸钠的方法，制备了聚乙烯醇/壳聚糖（PVA/CS）复合水凝胶。通过FTIR、XRD，DSC和SEM 表征了其结构和形貌，并测试了其机械性能。结果表明：PVA单网络水凝胶网孔尺寸在1.5~8.2 μm之间，自由水含量为76.2%，有效交联密度为0.0288 mol/L，抗拉和抗压强度仅为0.2 MPa和1.4 MPa。而复合水凝胶由于氢键与离子键的协同交联作用，其网孔尺寸和自由水含量分别降低至1.5 μm和1.45%，有效交联密度提高至0.421 mol/L，抗拉和抗压强度分别为9.3 MPa和16.6 MPa。同时，该水凝胶还具有优异的抗疲劳与耐溶胀特性，连续压缩10次以后水凝胶的抗压强度和韧性分别为初始值的88.1%和84.3%，在去离子水中溶胀平衡后的抗拉强度高达4.3 MPa。     

镁离子对PVA/GG-Mg2+复合水凝胶的结构和物理化学性质的影响

聚乙烯醇(PVA)和结冷胶(GG)构成的复合水凝胶(PVA/GG)有助于提高材料的生物相容性,在生物材料方面得到广泛的关注和应用。为进一步改善其结构和力学性质,在PVA/GG中引入Mg²⁺参与高分子链的交联,合成了PVA/GG-Mg²⁺复合水凝胶。通过分析其网络结构、力学性质、溶胀和热失水动力学,研究了Mg²⁺对分子间作用、水凝胶结构和性质的影响。结果表明在PVA/GG-Mg²⁺水凝胶中,Mg²⁺对重组网络结构、增强力学性能、强化离子与高分子的静电和氢键作用、改进水凝胶的保水性能等方面起到了很重要的作用。系统中Mg²⁺所产生的影响与PVA/GG-Ca²⁺和PVA/GG-Al³⁺复合水凝胶中Ca²⁺和Al³⁺的影响相似。研究有助于复合水凝胶在生物材料领域的应用。     

聚乙烯醇/水杨酸/纳米二氧化钛复合水凝胶膜的制备及性能

用纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对聚乙烯醇/水杨酸(PVA/SA)水凝胶膜进行改性,考查了不同nano-TiO_2用量的PVA/SA/nano-TiO_2复合水凝胶膜的结构与性能。结果表明:复合膜的透明度随nano-TiO_2用量的增加而降低,而其抗菌性、抗紫外线性及透气性均随nano-TiO_2用量的增加而提高;复合膜的力学性能随nano-TiO_2用量的增加呈先上升后下降的趋势,而其溶胀性却恰好与之相反;当nano-TiO_2用量为5.0%时,复合水凝胶膜的透气系数为0.737 9 m~2/(s·kPa),拉伸强度为8.44 MPa,最大紫外线透过率仅为71.12%,透光率达69.08%,对大肠杆菌与霉菌均具有较好的抑制作用,15℃时溶胀度达19.41%。     

壳寡糖改性人工角膜支架材料的性能研究

本课题采用不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖(CS),与纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以物理交联法和粒子致孔法制备n-HA/PVA/CS复合水凝胶人工角膜支架材料,采用SEM、TG-DTA、XRD等分析手段对复合水凝胶材料相关性能进行研究。结果显示改性后的多孔n-HA/PVA/CS复合支架水凝胶的孔隙相互贯通并且呈均匀分布、具有优异的力学性能;通过比浊法和平板法实验显示n-HA/PVA/CS复合水凝胶对革兰氏阴性菌大肠杆菌具有非常优异的抑制作用。     

多孔n-HA/PVA/CS复合水凝胶的制备与抑菌性能研究

以纳米羟基磷灰石、聚乙烯醇、壳聚糖为原料,采用物理交联法制备复合水凝胶(n-HA/PVA/CS),并测定其含水率、力学强度及微观结构。采用比浊法和平板计数法测定n-HA/PVA/CS复合水凝胶在酸性条件下的最低抑菌浓度和抑菌率,同时对比研究其对革兰氏阴性菌大肠杆菌(E.coli)和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抑菌性。结果表明,n-HA/PVA/CS复合水凝胶具有均匀分散的三维多孔结构,含水率75%,拉伸强度0.26 MPa。经过2%(质量分数)的醋酸溶液处理的n-HA/PVA/CS复合水凝胶材料对S.aureus和E.coli的最低抑菌质量浓度均为0.5 g/L;在该复合水凝胶质量浓度为2.0 g/L时,对S.aureus的抑菌率为84%,对E.coli的抑菌率达到99%,当其样品质量浓度为2.5 g/L时,对E.coli抑菌率接近100%。n-HA/PVA/CS复合水凝胶可望成为性能优良的人工角膜支架材料。