细菌纤维素/聚乙烯醇双网络复合水凝胶的制备与性能研究

利用冷冻-解冻法制备了细菌纤维素（BC）/聚乙烯醇（PVA）双网络复合水凝胶,研究不同BC含量及循环周期对BC/PVA复合水凝胶力学性能和溶胀特性的影响,结果表明,随着BC含量的增多,复合水凝胶的含水率、平衡溶胀比、拉伸强度和压缩强度与普通的PVA水凝胶相比均有一定程度的提高;综合考虑,当BC含量为4%时,各项性能均达到最佳值;随着循环次数的增多,水凝胶内部的物理交联点增多,导致水凝胶的含水率下降,拉伸强度和压缩强度则有明显的上升趋势。SEM观察的结果与之前的分析是一致的。     

聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮复合水凝胶的结构与性能研究

用溶液共混法和冷冻解冻工艺制备聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)二元复合水凝胶,通过红外、XRD、DSC、含水率与溶胀测试等对材料的结构与性能进行分析表征,并研究了材料的力学性能与细胞毒性.结果表明,PVP能与PVA通过化学键合形成分子级混合的PVA/PVP复合水凝胶.PVP含量可以影响PVA水凝胶的结构、结晶度、玻璃化转变温度、吸水率以及力学性能.该复合水凝胶具有高的吸水率和良好的细胞相容性,而且具有类似天然软骨的可渗透性.PVP/PVA复合水凝胶是一种有发展前景的人工软骨替代材料.     

双醛纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及其性能

开发高性能功能性水凝胶并建立药物缓释模型对医用伤口创面材料的开发具有重要的意义。以小麦秸秆为原料通过对甲苯磺酸(p-TsOH)、高频超声、高碘酸盐氧化制备含木质素的生物交联剂双醛纤维素(2,3-dialdehyde cellulose,DAC);以DAC为交联剂与聚乙烯醇(PVA)通过羟醛缩合反应形成互穿网络结构的DAC/PVA复合水凝胶,研究了DAC含量对复合水凝胶的微观结构、吸水溶胀性能、抗压缩性能及热稳定性的影响;采用物理共混法包埋氨苄青霉素(AP)制备DAC/PVA-AP载药水凝胶并研究其药物释放过程、释放机制及抑菌作用。结果表明,DAC/PVA复合水凝胶的微观结构呈多孔3D网络立体结构,交联密度随DAC含量的增加而增加;复合水凝胶的含水量及溶胀率随着DAC含量的增加而减小,当DAC含量从0.8wt%增加至2.0wt%时,其吸水溶胀率从1 823.54%±13.89%降至1 105.41%±7.06%;在70%的应变下,1.0wt%DAC/PVA水凝胶的初始抗压强度达到5.765 MPa,抗压缩性能较强;经121℃高温湿热灭菌后,复合水凝胶均能保持完整的形貌,说明其具有优异的耐...     

Ag/PVA复合水凝胶的制备及其性能的研究

通过沉淀法制备Ag/PVA复合水凝胶,对复合水凝胶的微观结构进行了表征,并对其力学性能和抗菌性能进行了研究.结果表明,银微粒可以通过沉淀法均匀分散在水溶性的PVA中,形成Ag/PVA复合水凝胶,并且这种复合水凝胶具有抗菌性能,并改善了PVA水凝胶的力学性能.     

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。     

高力学强度羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备EI北大核心CSCD

通过自由基聚合一步合成了羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺(HEC/PAM)复合水凝胶,这种水凝胶具有优异的拉伸性能和压缩性能,可能源于PAM链与HEC链之间的氢键相互作用。经测试,HEC/PAM复合水凝胶可被拉伸至原尺寸的24倍,对应的拉伸断裂应力为113kPa;90%压缩形变对应的压缩强度达0.87 MPa;水凝胶的最大压缩形变达95%以上。同时,HEC/PAM水凝胶还表现出了优异的可恢复性能。因此,HEC/PAM复合水凝胶在生物医药领域有潜在的应用价值。     

高力学强度羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备

通过自由基聚合一步合成了羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺(HEC/PAM)复合水凝胶,这种水凝胶具有优异的拉伸性能和压缩性能,可能源于PAM链与HEC链之间的氢键相互作用。经测试,HEC/PAM复合水凝胶可被拉伸至原尺寸的24倍,对应的拉伸断裂应力为113kPa;90%压缩形变对应的压缩强度达0.87 MPa;水凝胶的最大压缩形变达95%以上。同时,HEC/PAM水凝胶还表现出了优异的可恢复性能。因此,HEC/PAM复合水凝胶在生物医药领域有潜在的应用价值。     

木质纳米纤维素增强聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能研究

以自制含木质素纳米纤维素纤丝(LCNFs)为增强相，聚乙烯醇(PVA)为基体，通过一次冻融制备LCNFs/PVA复合水凝胶。研究LCNFs添加量对复合水凝胶微观结构及含水量、吸水溶胀率、抗压缩性能的影响，以及载药复合水凝胶的药物释放模型及抑菌效果。结果表明，复合水凝胶呈多孔网络结构；其含水量及溶胀率随LCNFs添加量的增加而降低，抗压缩性能LCNFs随添加量的增加而增加。载药水凝胶药物释放模型符合Korsmeyer-Peppas模型，药物释放率可达95%以上，且对测试细菌有良好的抑制作用，在伤口创面敷料等领域具有潜在的应用前景。     

D型Fmoc-苯丙氨酸/透明质酸复合双网络水凝胶的制备及应用

将N-芴甲氧羰基-D-苯丙氨酸(Fmoc-DPhe)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate,GMA)修饰的透明质酸(HA-GMA)在磷酸缓冲液中共混加热,冷却后Fmoc-DPhe分子先自组装形成超分子水凝胶,超分子水凝胶中的HA-GMA再经光照引发交联制备双网络复合水凝胶。研究该双网络水凝胶的力学性能、光学性质、微观形貌、药物缓释能力和抑菌性能。研究结果表明,双网络水凝胶比HA-GMA单网络水凝胶的力学性能强一倍左右且HA-GMA网络存在于双网络水凝胶中;光学性质显示双网络水凝胶中存在Fmoc-DPhe网络;微观形貌表明有两种水凝胶网络均存在于复合水凝胶中。当复合水凝胶包裹小分子模拟药物后,复合水凝胶达到模拟药物最大累积释放量的时间要比Fmoc-DPhe单网络水凝胶的长6 h;针对革兰氏阳性细菌的抑菌能力研究显示,双网络水凝胶的抑菌效果也比Fmoc-DPhe单网络水凝胶的更好。      

PVA／HA复合水凝胶的结构和摩擦学性能

将聚乙烯醇(PVA)和纳米羟基磷灰石(HA)按一定比例共混,采用反复冷冻-融化法制备出PVA/HA复合水凝胶.观察了PVA/HA复合水凝胶的微观结构和晶态结构,并在小牛血清稀释液润滑条件下进行了PVA/HA复合水凝胶与牛膝关节软骨的摩擦磨损试验.结果表明:随着冷冻-融化循环数的增加,PVA/HA复合水凝胶结构中氢键的作用增强,缠结结构链上的交联点增多,复合水凝胶的结晶度也随之提高,微孔结构趋于完整,因而使其压缩刚度增大;PVA/HA复合水凝胶与牛膝关节软骨的摩擦系数、接触变形和磨损量都随着冷冻-融化循环数的增加而显著减小,使复合水凝胶的减摩性和耐磨性提高.     

Ag／PVA复合水凝胶的制备及其性能的研究

通过沉淀法制备Ag／PVA复合水凝胶，对复合水凝胶的微观结构进行了表征，并对其力学性能和抗菌性能进行了研究。结果表明，银微粒可以通过沉淀法均匀分散在水溶性的PVA中，形成Ag／PVA复合水凝胶，并且这种复合水凝胶具有抗菌性能，并改善了PVA水凝胶的力学性能。     

竹纤维/聚乳酸可生物降解复合材料自然降解性能

通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸（BF/PLA）可生物降解复合材料。利用X射线衍射（XRD）、凝胶渗透色谱（GPC）、三维视频显微镜及扫描电镜（SEM）等分析手段研究了BF/PLA复合材料自然降解性能。研究结果表明：BF/PLA复合材料自然降解过程中BF首先降解,PLA逐步分层缓慢降解,复合材料质量逐渐减少;PLA分子链上酯基与水反应,分子链不断断裂,结晶度减小,平均分子量降低,分子量分布变窄;复合材料颜色变深,表面变得粗糙不平,部分裸露的BF清晰可见,其拉伸强度和冲击强度逐渐下降。12个月后,BF/PLA复合材料质量损失率达到8.87%,PLA重均分子量降低了25.9%,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别降低了44.0%和43.8%。BF/PLA可生物降解复合材料在土壤中的自然降解效率较低。     

纳米材料掺杂型聚乙烯醇双交联复合水凝胶的力-化学性质

以聚乙烯醇(PVA)为原料,氧化石墨烯(GO)和羟基磷灰石(HA)为共掺杂物,先以戊二醛作为交联剂,采用化学交联法制备了GO/HA/PVA单网络单交联复合水凝胶,再通过循环冷冻-解冻技术使PVA聚合物链间进一步发生氢键交联,制备得到GO/HA/PVA双网络双交联复合水凝胶。采用HRSEM、XRD表征了水凝胶的微观形貌和晶相结构,并研究了GO与PVA、HA与PVA在不同质量比及不同冷冻-解冻循环次数时制备所得GO/HA/PVA复合水凝胶的力学性能。结果表明:随着GO与PVA质量百分比的增加(0%～2.6%),该凝胶拉伸力学强度不断增强;随着HA与PVA质量比的增加(0.22～1.10),该凝胶的拉伸强度先增强后减弱;随着冷冻-解冻循环次数增加(0次、3次、7次)该凝胶的拉伸强度逐渐增强,弹性模量也逐渐提高。当GO与PVA质量百分比为1.9%、HA与PVA质量比为0.66、冷冻-解冻循环次数N=7次时,制备所得凝胶的拉伸力学性能最优(拉伸强度为695 kPa,断裂应变为286%,弹性模量为78 kPa)。此外,深入研究了不同冷冻-解冻循环次数对水凝胶含水率和溶胀率的影响规律。结果表明:不同冷冻-解冻循环次数(0次、3次、7次)的凝胶含水率为79.3%～81.7%,平衡溶胀率为50.1%～72%,且均在60 min后达到溶胀平衡。该水凝胶有望作为软骨替代材料应用于临床医学领域。     

纳米细菌纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶在模拟体液中的疲劳行为

聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶作为半月板及软骨等长期承重植入体,在生理环境中的疲劳行为关系到植入体的持久性和稳定性。采用弥散增强的方法将纳米细菌纤维素(BC)均匀分散在PVA水凝胶基体中,制备了纳米BC/PVA复合水凝胶。在模拟体液(SBF)环境中,采用压缩疲劳过程分析、疲劳前后刚度变化分析及疲劳前后尺寸稳定性分析3种方法,测试和评价了复合水凝胶的抗疲劳性能和力学稳定性。结果表明:纳米BC/PVA复合水凝胶在模拟人体环境中具有良好的抗疲劳性能,能够满足体内植入物的抗疲劳性能需求;纳米BC的加入可以有效提升复合水凝胶的力学稳定性和抗疲劳性能,但随着纳米BC含量的进一步升高,复合水凝胶的抗疲劳性能有所减弱,当PVA与纳米BC质量比为30∶1时,纳米BC/PVA复合水凝胶疲劳前期与后期最大位移变化量最小(0.002mm),疲劳前后刚度变化最小(5.41%),且疲劳前后尺寸稳定性最强,变形量仅为0.427mm,抗疲劳性能达到最佳。     

磺胺嘧啶银/聚乙烯醇水凝胶复合材料的制备及性能表征

采用e-Beam电子辐射和冻融循环相结合的方法制备了磺胺嘧啶银(SD-Ag)/聚乙烯醇(PVA)水凝胶。研究了制备工艺对PVA水凝胶的性能的影响。通过拉伸性能测试、吸水率检测、SEM和FT-IR等表征,考察了PVA浓度(占总质量5%~15%)、冻融与辐射处理等对PVA水凝胶拉伸强度、断裂伸长率、吸水性、凝胶含量和微观结构等的影响。结果表明:随着PVA浓度增大,PVA水凝胶的拉伸强度提高。当PVA浓度为15%、辐射剂量为25kGy时,单独辐射、辐射后冻融及冻融后辐射三种工艺制备的PVA水凝胶拉伸强度分别为0.023 MPa、0.048MPa、0.028MPa,吸水率分别为为95%、45%、63%,说明经冻融处理的水凝胶力学强度提高,吸水率有所下降。然后,选择适当的制备工艺并在PVA水凝胶中加入SD-Ag,考察了SD-Ag/PVA水凝胶的抑菌性能,抑菌活性测试结果显示,随着SD-Ag含量的增加,SD-Ag/PVA水凝胶的抑菌效果增强,而且其对革兰式阴性菌(大肠杆菌)的抑菌效果优于其对革兰式阳性菌(金黄色葡萄球菌)的抑菌效果。     

微波原位合成2D Ni-Fe MOF/硅藻土复合材料及其改性聚乙烯醇水凝胶不锈钢筛网油水分离性能

如何高效处理含油污水的问题,是如今世界科研人员共同关注的问题。聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为高含水量及具有三维亲水网络的软材料在油水分离领域引起了广泛的关注。但是,和大多数具有超润湿性质的水凝胶一样,PVA水凝胶类油水分离材料不仅力学性能差,同时也存在化学稳定性差的问题。基于此,通过微波法制备了2D Ni-Fe金属-有机框架材料(MOF)-硅藻土(Dia)纳米材料及其PVA复合水凝胶。同时,不锈钢网经过浸泡2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶溶液得到2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶不锈钢筛网,表现出超亲水-水下超疏油性质。利用SEM、XPS分析2D Ni-Fe MOF-Dia及其复合水凝胶的化学组成和表面形貌。研究了2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶的力学性能及2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶不锈钢筛网的油水分离与乳液分离的分离效率及水通量,并对其耐盐性、耐酸耐碱性油水分离性能进行了测试。结果表明:2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶具有优异的力学性能,拉伸与压缩强度分别达到1.49 MPa及0.58 MPa,同时表现出超亲水-水下超疏油性质,2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA不锈钢筛网的油水分离与乳液分离效率与通量分别可达99.2%和742.7 L·m?2·h?1。在酸性、碱性、盐性环境下均保持优异的分离效率与通量,并且在5次循环后,依旧保持稳定的分离效率与通量。      

PEGDA/SA复合水凝胶的制备及性能研究

通过SLA 3D打印和离子交联的方法制备出聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/海藻酸钠(SA)复合水凝胶。探究了PEGDA和SA不同含量对复合水凝胶溶胀性能、力学性能和热动态分析的影响。溶胀测试结果表明,PEGDA含量的降低或SA含量的上升的均能有效提高水凝胶的吸水速率和平衡溶胀率;压缩性能测试结果表明,SA网络的引入有助于提高凝胶的极限压缩应变和能量耗散性能,PEGDA/SA含量为50/2.5的复合水凝胶极限压缩应变达到30.4%,比相同PEGDA含量的单网络水凝胶提升了45.4%;数字散斑分析结果表明,复合水凝胶的泊松比复合水凝胶的泊松比在0.35~0.5之间;DMA结果标明,复合水凝胶在-20~100℃之间拥有相同的物质结构,SA的加入并没有影响到材料的玻璃化转变温度。     

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。     

细菌纤维素/聚谷氨酸复合水凝胶的辐照制备及性能

采用Co~(60)-γ射线辐照交联法制备细菌纤维素/聚谷氨酸(BC/PGA)复合水凝胶。采用红外光谱和扫描电子显微镜等对复合水凝胶的结构进行表征,研究了BC引入对复合水凝胶的凝胶分数、热失重、溶胀性能、压缩性能和流变性能的影响,并利用CCK-8法对复合水凝胶进行了细胞毒性评价。研究结果表明,辐照作用下BC纳米纤维和PGA形成双交联复合凝胶网络,BC可有效增加复合水凝胶的压缩强度、储能模量(G')和凝胶分数,降低复合水凝胶的平衡溶胀度。50kGy辐照剂量下,相对于纯PGA水凝胶,复合水凝胶压缩强度增大5倍,G'增大10倍。同时复合水凝胶无细胞毒性,可安全应用于生物医学领域。     

pH敏感型黄原胶/聚乙烯醇水凝胶的制备与表征

通过化学交联结合物理交联的方法制备了一种pH敏感型的黄原胶/聚乙烯醇(XG/PVA)复合水凝胶,研究了XG与PVA不同质量比、不同交联剂用量及不同冷冻-解冻循环次数对XG/PVA水凝胶溶胀性能和力学性能的影响。结果表明,XG与PVA质量比为1∶5,交联剂环氧氯丙烷用量为5%,冷冻-解冻循环3次时,XG/PVA复合水凝胶内部结构均匀紧密且具有较高的溶胀性能,此时凝胶的弹性模量和压缩强度达到(26.30±0.03)kPa和(134.36±0.43)kPa。并探讨了该实验条件制备的XG/PVA水凝胶的pH敏感性及pH刺激响应性,并以牛血清蛋白(BSA)为模型进行了体外药物释放性能测试及材料生物相容性实验的研究。结果表明,该凝胶具有良好的pH敏感性及pH刺激响应特性,不同pH环境下可实现体外BSA的控制释放,且具有良好的生物相容性,有望用于药物控释载体。