智能水凝胶的研究进展

智能水凝胶是指在外界环境(如温度、pH值、电场等)发生变化时,性质随之发生相应改变的水凝胶,即具有环境响应性。水凝胶尤其是智能水凝胶由于其迷人的性质及潜在的应用引起广大科技工作者的研究兴趣。根据智能水凝胶对环境的响应情况,作者详细介绍了pH敏感性水凝胶、温度敏感性水凝胶、光敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶、磁敏感性水凝胶、盐敏感性水凝胶、化学物质敏感性水凝胶以及多重敏感性水凝胶的研究情况,同时对智能水凝胶的研究方向和应用前景进行了展望。     

环境刺激响应型高强度智能水凝胶研究进展

环境刺激响应型智能水凝胶能够对外界环境因素的变化产生显著的体积或其他特性的变化,且其性质和结构与生物组织类似,有望应用于人工软骨、人造肌肉、组织工程等领域,引起了广泛的关注。提高环境刺激响应型智能水凝胶的力学性能是智能水凝胶应用研究的重要方向之一。本文综述了近年来环境刺激响应型高强度智能水凝胶的研究进展,简述了高强度智能水凝胶的网络结构的构建策略与方法,分析了其具备高力学性能的机理,重点介绍了4类不同结构的高强度智能水凝胶,即超低交联结构水凝胶、纳米颗粒复合水凝胶、拓扑结构水凝胶以及双网络结构水凝胶,最后讨论了环境刺激响应型高强度智能水凝胶在面向应用的研究过程中仍然需要解决的关键科学问题,如智能水凝胶的环境刺激与力学性能的博弈效应以及响应环境刺激前后的力学性能差异等。     

多肽及蛋白质类药物智能释放系统的研究

智能高分子水凝胶是一类受外界环境的温度、pH值、光、电、磁、化学物质等的刺激，自身性质会随之发生变化的聚合物，具有传感、处理和执行功能。由于多肽及蛋白质药物生物半衰期短、稳定性差、在体内易被酶降解，因而限制了其应用范围。将多肽及蛋白质药物和智能高分子水凝胶组成智能药物控释系统，由此可控制药物脉冲释放，从而达到药物控制智能化的目的。本文概述了多肽及蛋白质药物智能控释系统的各种类型及应用研究。     

智能水凝胶研究进展

作为一种智能高分子材料,智能水凝胶具有良好的应用前景,本文重点介绍了刺激响应型智能水凝胶、高强智能水凝胶及自愈合智能水凝胶的结构特征、性能特点及研究现状,并对智能水凝胶的未来发展进行了展望。     

具有快速响应特性的环境响应型智能水凝胶的研究进展

环境响应智能水凝胶应用于化学传感器、化学微阀、人造肌肉、药物控释载体、物质分离等领域时常常需要快速响应特性,提高智能水凝胶的响应速率成为了智能水凝胶研究领域的重要课题之一。本文主要综述了具有快速响应特性的环境响应智能水凝胶的构建策略与方法,重点介绍了3类具有不同结构的快速响应型智能水凝胶,即具有多孔结构的快速响应智能水凝胶、具有梳状结构的快速响应智能水凝胶以及具有微球复合结构的快速响应智能水凝胶。     

产品开发

正环境刺激响应型高强智能水凝胶研发引人瞩目环境刺激响应型智能水凝胶能够对外界环境因素的变化产生显著的体积或其他特性的变化,且其性质和结构与生物组织类似,有望应用于传感器、人工肌肉、软体机器人、组织工程、化学反应开关或微阀、物质分离、药物控释等许多领域,具有很重要的意义和经济价值,其研发引人注目。近年来研发的主要有四类不同结构的环境刺激响应型高强智能水凝胶:超低交联结构水凝胶、纳米颗粒复合水凝胶、双网     

双多重刺激响应水凝胶应用于伤口愈合的研究进展

介绍了伤口愈合的过程以及愈合过程中伤口处微环境的变化,叙述了目前根据伤口处不同环境变化(如pH、温度、活性氧含量和葡萄糖含量等)而设计的智能响应水凝胶,总结了可以应对2种及以上伤口微环境变化的双重或多重刺激响应性水凝胶的制备过程,以及水凝胶如何对伤口实现智能响应和精准治疗的应用,并讨论了今后应用于伤口愈合水凝胶的设计方向。认为目前的水凝胶多数用于浅表创伤的治疗,如何对深度损伤的慢性伤口实现加速愈合的效果是扩展水凝胶应用的关键;从材料角度出发,可以深度研究创面愈合机制,设计开发多重刺激响应水凝胶以满足不同类型的创面的需求,从而使水凝胶在伤口愈合方面有更广阔的应用前景。     

药物控释用智能水凝胶研究进展

智能水凝胶在药物控释方面具有智能化、效率高和安全方便等优点.近年来,研究开发药物控释用智能水凝胶非常活跃,展示了广阔的应用前景.本文综述了药物控释用温度、pH值、葡萄糖、电场、磁场及光敏感水凝胶的最新研究进展.     

蛋白基水凝胶及其应用

近年来,蛋白基水凝胶因具有来源丰富、可生物降解和良好的生物相容性等优点受到人们的关注.在阐述蛋白基水凝胶交联机理的基础上,介绍了波谱、热分析和显微镜等方法在蛋白质凝胶结构研究方面的应用,并综述了国内外蛋白质凝胶在吸水凝胶、智能凝胶及组织工程方面的应用,指出了蛋白基水凝胶研究中存在的问题及发展方向.     

智能型高分子水凝胶在药物控释中的应用研究进展

智能型高分子水凝胶因为能感应到外界环境因素的变化,并且发出响应—凝胶的体积或其他性质发生显著变化,从而导致药物可在定点位置,定时、定量的释放,所以近年来受到普遍重视。本文综述了近年来智能型高分子水凝胶中温度敏感型、pH敏感型以及葡萄糖、电场、磁场、光、微波等敏感型水凝胶及其在药物控释中的应用,介绍了其控释作用机理及应用实例,并从如何提高水凝胶的力学强度和快速响应性能角度,总结了高强度及快速响应水凝胶的一些研究成果。最后文章还指出了目前环境刺激响应型水凝胶的不足之处及今后发展研究的方向。     

智能型水凝胶

介绍了不同响应的智能水凝胶的分类,同时综述了分子器件、调光材料和生物医学三方面的应用以及智能水凝胶的最新发展。     

智能水凝胶的应用

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。本文重点介绍了智能水凝胶及与之密切相关的智能型大分子在药物控释、组织工程、活性酶的固定、调光材料等方面的应用。     

智能水凝胶在生物载药领域的研究进展

智能水凝胶是一类具有三维网络结构、膨胀性好、吸水性强、易保水、超仿生等特点的新型功能高分子材料。由于其合成过程中加入了具有特殊结构、基团的单体或者大分子原料,如聚丙烯酰胺(PNIPA)类大分子、酸/碱基团(如羧基和氨基)、丙烯酸、聚氨类、偶氮苯(As)、聚电解质(高分子链上有可以离子化的基团)等,因此智能水凝胶是能够根据环境的温度、酸度、电场、磁场等变化做出有规律的结构和体积调整,或者导致凝胶组成发生变化的新型智能生物化学水凝胶材料,具有较高的智能性和响应性。本文根据水凝胶对外界环境的刺激不同表现出不同的响应情况,将凝胶分为:温度敏感性水凝胶、pH敏感性水凝胶、光敏感性水凝胶、压力敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶等。近年来,随着人们对医用水凝胶和药物缓释研究的深入,具有环境敏感性和较好生物相容性的智能水凝胶成为临床上药物控释材料的首选。     

疏水改性温敏水凝胶的合成及应用研究进展

N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）类水凝胶是典型的温敏水凝胶,通常含有亲水性酰胺基和疏水性异丙基,具有随温度变化而发生可逆溶胀/收缩的特殊性质,作为一种新型的智能材料得到广泛的应用。本文主要论述了NIPAM类疏水改性温敏水凝胶的合成,在骨架中引入疏水单体可以改善其疏水特性,同时提高其温度敏感性,使其在药物释放、物质分离及生物医用材料等领域具有独特的应用价值。目前对疏水改性温敏水凝胶的理论研究尚浅,仍需拓展其在实际方面的应用,今后可考虑改善疏水单体的官能团结构提高疏水性能,合成更具温度响应性和环境友好性的智能温敏水凝胶,拓展其在催化、水处理、生物化工等领域的广泛应用。     

Preparations,properties, and formation mechanism of novel cellulose hydrogel membrane based on ionic liquid

Cellulose hydrogel membranes were successfully produced by casting the cellulose/1‐butyl‐3‐methylimidazolium chloride (BmimCl) solution into assembling molds, and then coagulated in water. The morphological features and mechanical properties of the prepared hydrogel membranes were characterized by a series of techniques including X‐ray diffraction measurements, scanning electron microscopy measurements, UV–visible light absorption spectrum, and tensile testing. The formation mechanism and the effects of different pre‐gelation temperature, pre‐gelation time, and coagulation batch temperature on the morphology and property of prepared cellulose hydrogel membranes were explored. The result shows that the hydrogel membrane of cellulose with excellent performance can be prepared adopting novel ionic liquid (BmimCl) as solvent through suitable process; the prepared hydrogel membranes present good mechanical properties and excellent transparency. In addition, the model of the hydrogel formation is established. It is believed that this is a promising material in the application of biomedical engineering and medical material. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018 , 135, 45488.     

Two kinds of polyaniline fiber photo sensor with interdigital electrode and flexible hydrogel

In previous studies, polyaniline nanofiber sensor on interdigital electrode is sensitive to light. Herein, we prepared a flexible hydrogel sensor with polyaniline nanofiber as the active material and polyacrylamide hydrogel as the flexible substrate. Comparing the properties of above two different kinds of sensors with polyaniline nanofiber, the photocurrent generated by PANI-hydrogel sensor under external light stimulation is about 1 ~ 2 orders of magnitude higher than interdigital electrode sensor, indicating the PANI-hydrogel sensor is more sensitive. The two sensors can all respond to different wavelengths of monochromatic light, especially sensitive to light of smaller wavelengths such as ultraviolet light (380 nm) and blue light (475 nm). Moreover, the volt-ampere characteristic curve in response to external light stimulation can be clearly distinguished only when the appropriate concentration of proton acid is doped (3 g citric acid, 7 g acetic acid, and 3 ml HCl).     

State transition of macroscopic supramolecular hydrogel by the host-guest coverage effect

In this work, a hydrophobic guest monomer containing adamant end-group was synthesized and introduced into the acrylamide hydrogel system to prepare macroscopic guest hydrogel. The swelling, transparency, and mechanical properties of the guest hydrogels can be significantly changed by soaking the guest hydrogel into hydrophilic cyclodextrin solution because the hydrophobic guest groups were recognized and covered by the hydrophilic host molecules. In addition, the surface lubrication property could be adjusted by changing the proportion of acrylamide and adamantane monomers in the hydrogel system. More importantly, cyclodextrin can bind with adamantane through host-guest interactions, enabling the adjustment of the hydrophilicity/hydrophobicity properties of the hydrogel system. By controlling the assembly time, the hydrogel with different lubrication behaviors can be obtained. The controllable surface friction that this specific binding of host-guest interaction has broad application prospects in intelligent device, bionic lubrication and other fields.     

智能纤维的现状及发展趋势

介绍了智能纤维的研究和开发现状 ,包括 p H响应性凝胶纤维、光敏纤维、温敏纤维等 ;并阐述其应用前景及发展趋势 ,建议我国重视智能纤维的研究开发。     

智能高分子材料在建筑工程中的应用

综述了智能高分子材料在建筑工程中的应用。自修复型高分子材料可大大降低建筑工程的生产成本,同时提高建筑物的安全性和环保性;导电高分子材料可实现光能与电能、热能与电能的相互转化,为建筑物提供能源;环境敏感型高分子材料则会根据环境变化改变自身性能,从而起到美化建筑物、保护居民隐私和保温等作用。智能高分子材料应用于建筑工程中可以在很大程度上提高建筑物的智能化和人性化,改善居民的生活环境。