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。     

壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶制备及性能研究

成功制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)复合水凝胶。考察了聚乙烯醇与壳聚糖的质量比及戊二醛用量等对水凝胶溶胀度、机械强度等的影响。结果表明:当聚乙烯醇与壳聚糖质量比为2,戊二醛浓度为0.213 mol/L时,水凝胶的综合性能最佳。     

螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠水凝胶制备及性能研究

通过溶液共混法制备海藻酸钠(SA)水凝胶和螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠(HCNFs/SA)复合水凝胶,考察SA浓度、CaCl_2浓度和HCNFs浓度对凝胶平衡溶胀度(ESD)的影响,并对水凝胶进行pH值响应性和抗压强度测试。结果表明:SA浓度为1%、CaCl_2浓度为0.03 mol/L时,制备的水凝胶ESD为34.72;HCNFs浓度为0.5 mg/mL时,制备的HCNFs/SA水凝胶抗压强度为7.84 kPa。     

化学交联法制备ZnO/PVA复合水凝胶

以氯化锌为原料制备纳米氧化锌(ZnO),采用化学交联法法制备ZnO/聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶,研究ZnO加入量对复合水凝胶拉伸强度、断裂伸长率以及溶胀性能的影响。实验结果表明:ZnO含量为0.1%时,复合水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率最大,而ZnO含量为0.4%时,复合水凝胶的溶胀率最大。     

n-HA/I-Col/PVA复合水凝胶材料制备及其性能研究

本研究以纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以及I型胶原(I-Col)为原料,通过物理共混法、表面活性剂OP-10发泡致孔法及化学-物理交联法制备纳米羟基磷灰石/I型胶原/聚乙烯醇(n-HA/I-Col/PVA)复合水凝胶,以期用于人工角膜支架材料。实验以化学交联剂戊二醛的用量、胶原用量作为变量来研究最佳配方。结果表明当加入4 m L胶原和2 m L 0.04 mol/L戊二醛时,复合水凝胶含水率为70.41%、孔隙率为58.95%、拉伸强度为3.87 MPa,具有较好的人工角膜综合性能;XRD与IR表明原材料与交联剂之间互相有物理-化学交联作用;SEM观察可见复合水凝胶呈多孔网状结构,孔洞之间相互贯通。     

聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶的溶胀性能

以聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖为原料、以戊二醛为交联剂,在醋酸溶液中合成了聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶,研究了影响水凝胶溶胀性能的多种因素,实验结果表明,该凝胶对pH、离子、温度敏感,且在pH=3.13盐酸溶液、常温下的蒸馏水及8℃蒸馏水中溶胀度较大,分别为1 112.2%、974.2%、1 036.8%,凝胶溶胀度随着干燥温度及干燥时间的增加而减小,聚乙烯醇种类对水凝胶溶胀性能有显著影响,PVA-1788与壳聚糖形成的水凝胶溶胀度最大为2 074.1%。聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶因具有优良的机械强度、生物相容性及生物降解性,同时又具有pH/离子/温度敏感性,因此日益显示其在生物医学材料等领域的重要性。     

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。     

天然纤维素/PVA复合水凝胶的形成机理及力学性能研究

为提高聚乙烯醇(PVA)水凝胶的力学性能,利用Na OH/尿素溶剂,通过物理交联循环冷冻-解冻法,制备了α-纤维素(α-CE)/PVA复合水凝胶。红外光谱,扫描电镜结果表明α-CE与PVA水凝胶基体形成互穿交联网状结构。研究发现α-CE与PVA分子链上的羟基间所形成的氢键使两者牢固结合。力学性能测试表明,复合水凝胶的力学性能得到了大幅度提高,当α-CE含量为4%(wt)时,复合水凝胶的拉伸强度以及在压缩型变量60%下的压缩应力分别由0.09和0.07 MPa提高到0.64和0.52 MPa,比纯PVA水凝胶提高了611%和643%。此外发现,α-CE能明显增强PVA水凝胶的弹性及压缩后的形变回复能力。     

磺化β-环糊精/PVA凝胶电刺激响应行为的研究

首先将β-环糊精(β-CD)和聚乙烯醇(PVA)用戊二醛交联制成凝胶;然后以浓硫酸作为改性剂,将磺酸根引入凝胶中,制备出一种阴离子型磺化β-CD/PVA凝胶,并对该凝胶的平衡溶胀率、粘接性能和电刺激响应行为等进行了研究。结果表明:该凝胶在Na2SO4水溶液中的平衡溶胀率随离子强度增加而减小;其剪切强度随PVA含量增加呈先升后降态势,并且在w(PVA)=5%时相对最大(3.8 MPa)。在非接触性直流电场作用下,该凝胶在Na2SO4水溶液中弯向电场负极,其弯曲偏转速率和应变随外加电压增加而增大,并且在离子强度为0.15 mol/L时相对最大;在循环电场作用下,该凝胶的电刺激响应行为具有良好的重现性和可逆性。     

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%。     

n-HA添加对聚磷酸钙水凝胶结构与性能的影响

采用共混法制备纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙(n-HA/CPP)复合水凝胶,探究了n-HA的添加对CPP水凝胶的结构形貌、热稳定性、溶胀降解性能和力学性能的影响.结果 表明:通过控制n-HA的添加量可以改变CPP水凝胶的链长进而改变其性能,n-HA的加入提高了CPP水凝胶的热稳定性.随着n-HA添加量的增加,n-HA/CPP复合水凝胶的溶胀率和降解率均呈现先减小后增大再减小的趋势,溶胀后内部孔洞大小也呈现先减后增再减的变化规律.添加量为1wt％时,n-HA/CPP复合水凝胶的抗压强度达到最大值(5.06±0.60) MPa,与纯CPP水凝胶相比提高了22％.     

聚乙烯醇/聚丙烯酸钠/Zn0.2Fe2.8O4复合水凝胶的制备及其溶胀行为

将水溶性纳米Zn0.2Fe2.8O4(ZFO)粒子、用氢氧化钠(NaOH)中和的丙烯酸(PAAS)加入一定量的聚乙烯醇(PVA)水溶液中分散均匀,再加入引发剂过硫酸钾、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺引发聚合,制备了PVA/PAAS/ZFO水凝胶。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)对其组成和结构进行表征,并系统研究了复合水凝胶在不同溶剂中的溶胀性能。结果表明,纳米ZFO粒子均匀分散在PVA/PAAS凝胶网络中,纳米ZFO粒子的加入使水凝胶的溶胀速率和平衡溶胀度先增加后减小,在纳米ZFO含量为1%时达到最大;在不同浓度的电解质溶液和不同pH值的溶液中进行溶胀时,水凝胶表现出良好的离子浓度和p H刺激响应性。     

二硫键交联的巯基化壳聚糖水凝胶对蛋白质还原响应的控制释放

以壳聚糖(CS)、N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)为原料,合成了巯基化壳聚糖(CS-NAC),并于CS-NAC的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中通过氧化交联巯基形成二硫键制备了CS-NAC水凝胶。Ellman法测定结果表明:该水凝胶巯基质量摩尔浓度为275.8μmol/g。采用~1HNMR和FTIR表征了CS-NAC的结构并采用SEM及UV-vis对CSNAC进行了性能测试。结果表明:当w(CS-NAC)=1.5%~3.0%时可以形成稳定的凝胶结构,当CS-NAC质量分数从1.5%增加至3.0%时,水凝胶溶胀比从45.5降低至31.2,网孔尺寸从340 nm减小至242 nm。该二硫键交联的水凝胶可发生还原响应的降解,CS-NAC水凝胶在含10 mmol/L二硫苏糖醇(DTT)的PBS溶液中400 min内质量降解80%,在含50 mmol/L L-半胱氨酸(L-Cys)的PBS溶液中180 min可被完全降解。原位装载牛血清蛋白(BSA)的CS-NAC水凝胶可实现对BSA还原响应的控制释放,在含10 mmol/L DTT的PBS溶液中BSA累积释放量可高达80%,表现出典型的Fickian扩散控制释放行为。     

以鸡蛋壳为致孔剂制备多孔海藻酸钠水凝胶小球及其性能

以海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为原料,鸡蛋壳粉末为致孔剂制备得到了多孔SA/PVA水凝胶小球,以溶胀率为主要指标,通过单因素条件实验对不同鸡蛋壳质量分数、盐酸浓度、SA/PVA质量比和交联方式等因素进行优化,确定了水凝胶小球的最佳制备条件。通过对其结构、形貌的表征,探讨了其结构与性能的关系。实验结果表明,各因素对水凝胶小球的微观形貌及溶胀率等均有一定影响,随着致孔剂用量和盐酸浓度的增大,水凝胶小球的溶胀率均呈现先增大后减小的趋势;而SA与PVA质量比不但会影响水凝胶小球的成球性能,也会影响小球孔结构;当鸡蛋壳质量分数为20%、盐酸浓度为1 mol/L、SA/PVA的质量比为1∶1.5以及采用化学交联法时,制备得到的水凝胶小球溶胀率最大,为1 033.21%,扫描电镜观察到在该条件下制备得到的小球表面具有丰富、连接紧密且稳定的多孔结构,孔形状规则且分布均匀,便于水分子在更多的渠道迅速通过,使得溶胀性能有较大改善。通过红外光谱分析揭示了交联机理：经化学交联后,Ca²⁺与SA中的—COO—形成络合,硼酸根离子与PVA交联,形成双重交联结构。通过热失重分析表明,最...     

γ–聚谷氨酸/海藻酸钠双网络水凝胶的制备及性能研究

采用两步法合成了γ–聚谷氨酸（PGA）/海藻酸钠（SA）双网络水凝胶,其中化学交联的PGA–Ly（赖氨酸）网络作为第一网络,而离子交联的SA–Ca2＋网络作为第二网络。通过控制水凝胶的弹性张力和溶胀率之间的平衡,很好地控制了PGA/SA水凝胶的溶胀。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）对水凝胶结构进行了表征。压缩试验结果表明,PGA/SA水凝胶的压缩模量（0.17 MPa）为PGA水凝胶（0.034MPa）的5倍。拉伸试验结果显示,当SA质量浓度达到0.02 g/m L时,PGA/SA水凝胶的断裂伸长率和拉伸强度分别为PGA水凝胶的2倍和8倍。溶胀试验结果表明,随SA含量增加,水凝胶溶胀率逐渐下降。这些特性表明PGA/SA水凝胶在组织工程中具有巨大的应用潜力。     

PVA/SA复合水凝胶溶胀及无机三氮离子传递性能

以聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、活性炭、硼酸和氯化钙为原料,制备复合水凝胶微生物固定化载体材料,分析了离子在水凝胶膜中的扩散渗透机理,采用池膜法测定水凝胶的NH⁺₄、NO^-₂、NO^-₃离子扩散性能。结果表明,在PVA、SA、活性炭含量分别为4％、2.0%及0.2%时,以5%的氯化钙的饱和硼酸溶液为交联剂,交联时间15 min的条件下制备的固定化脱氮微生物载体传递性能最佳。复合水凝胶平衡溶胀度、扩散系数随PVA浓度升高而增大,随SA浓度升高溶胀度降低,离子扩散系数起初随SA浓度升高而升高,随后出现拐点。3种无机氮离子在水凝胶中的传递速率依次为NH⁺₄>NO^-₂>NO^-₃,遵从离子有效截面积小,传递速率大的规律。改变水凝胶制备条件、原料配比对NO^-₂、NH⁺₄的渗透系数影响较大,而对NO^-₃影响较小。     

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。     

壳聚糖/明胶/聚乙烯醇复合水凝胶的溶胀性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、明胶和壳聚糖为原料,以戊二醛为交联剂,在醋酸溶液中通过共混交联反应合成了壳聚糖/明胶/聚乙烯醇复合水凝胶,考察了聚乙烯醇/壳聚糖/明胶的质量比、交联剂用量、反应温度、反应时间对复合水凝胶溶胀性能的影响。通过正交实验,确定制备复合水凝胶的优化条件如下:交联剂用量为6 mL、反应温度为75℃、反应时间为70 min、聚乙烯醇/壳聚糖/明胶的质量比为1∶2∶2,在此优化条件下合成的壳聚糖/明胶/聚乙烯醇复合水凝胶溶胀性能良好,对水的平衡溶胀度达到985%。     

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%。     

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。