组织工程用水凝胶制备方法研究进展

高分子水凝胶作为-类重要的生物材料被广泛应用于生物医药和组织工程领域.本文综述了基于化学交联和物理交联的有关组织工程用水凝胶的设计方法,重点介绍了通过自由基共聚、结构互补基团间的化学反应、高能辐射和酶交联的化学交联型水凝胶以及通过离子间的相互作用,结晶作用、氢键及疏水性相互作用形成的物理交联型水凝胶的研究进展,对比了各种交联机制的优缺点,并对水凝胶在组织工程领域中的进-步应用进行了展望.     

水凝胶的制备研究进展

简要介绍了水凝胶的结构、性质及应用情况,从化学交联、物理交联两个方面阐述了水凝胶的制备方法。详细介绍了由自由基聚合、辐射聚合、水溶性高分子的交联和互穿聚合物网络4种化学交联方法,以及通过离子间相互作用、结晶交联作用、氢键作用、疏水缔合作用4种相互作用力来实现物理交联的方法。并对水凝胶未来的研究方向及应用前景进行了展望。     

自愈水凝胶的设计原理及应用

自愈水凝胶是一种在遭到外界破坏损伤后可自行修复其结构和功能的智能水凝胶。在保留传统水凝胶吸水保水性质的基础上,自愈水凝胶仍具有可自修复、安全性高、耐疲劳、使用寿命长等优势。本文综述了近年来基于物理、化学交联和多重作用机理结合型自愈水凝胶及其在可穿戴电子产品、3D打印、生物医药、石油化工领域的部分应用。物理交联包含氢键、疏水相互作用、主客体相互作用等非共价键交联,化学交联包含酰腙键、亚胺键、二硫键等共价键交联,多重作用机理交联是将两种以及两种以上的物理、化学交联同时引入。在上述研究基础上,指出了目前自愈水凝胶存在制备方法烦琐、功能单一、无法响应多重刺激以及缺乏多方位解析自愈合机制等问题。因此,未来自愈水凝胶的研发重点应侧重在多机制、多功能型自愈水凝胶的研发,从多角度、多学科交融探索水凝胶自愈合机制,促进其在多个新兴领域的应用。     

聚天冬氨酸水凝胶合成及其应用于药物控释的研究进展

聚天冬氨酸是一种新型的聚合氨基酸材料,具有很好的生物相容性、生物降解性。本文综述了聚天冬氨酸及其衍生物水凝胶的研究现状,介绍了化学交联、光交联、γ射线交联3种交联方法合成的聚天冬氨酸及其衍生物水凝胶,以及近年来聚天冬氨酸基凝胶对大分子蛋白药物、小分子抗炎性药物、抗癌和基因药物控释的研究进展,并对该凝胶在药物控释领域的发展方向进行了预测。     

多肽水凝胶的研究进展

多肽水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性,是一种很有前景的生物材料,按照交联方式的不同,多肽水凝胶可分为化学交联的水凝胶和物理水凝胶,本文中按此分类对多肽水凝胶的研究做了一个总结和简要评述,同时阐述了多肽水凝胶具有智能水凝胶的特点,并进一步对其在生物医学方面的应用进行了介绍和展望。     

激光固化纤维素凝胶的3D打印研究

纤维素凝胶是亲水性聚合物的三维网络结构,具有强大的吸收和保持水的能力,从化学交联的角度介绍了制备纤维素凝胶的方法和形成机理,并提出了使用激光诱导固化纤维素凝胶实现纤维素材料3D打印的方法,完成了激光作用下的纤维素凝胶固化成型的实验。结果表明纤维素凝胶可以应用到3D打印领域,并对纤维素材料结合3D打印技术在未来发展中面临的挑战进行了总结和展望。     

纳米纤维素基水凝胶的制备及其在传感器中的应用进展

随着国家“双碳”战略的提出，可持续、可再生的原材料正在受到广泛的关注。作为地球上分布广泛的天然资源，纳米纤维素具有可再生、可生物降解、较好的热稳定性等特性。纳米纤维素表面富含的羟基使其成为制备水凝胶的理想材料。重点介绍了几种热门的纳米纤维素基水凝胶的制备方法，及其在传感器中的应用。研究表明，目前纳米纤维素基水凝胶的制备已存在相对环境友好的生产方法，纳米纤维素基水凝胶的传感性能在力学性能、灵敏度、稳定性、回收率等方面表现出优于通过常规传统材料制备的传感器，在解决成本问题后具有广阔的使用前景。     

壳聚糖类水凝胶的制备及其作为吸附材料的应用研究进展

壳聚糖是一种天然生物材料,其来源广泛,但是由于壳聚糖吸水溶胀所导致的在湿环境下机械性能差、容易降解等问题极大地限制了壳聚糖材料的应用。通过物理交联和化学交联等方式将壳聚糖制备成水凝胶可以有效提高壳聚糖的利用率,同时能扩大水凝胶的应用范围。该文对壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其在吸附方面的应用进行了总结,并对目前国内外的研究进展进行了分析和讨论,最后展望了壳聚糖复合水凝胶后期的研究重点和方向。     

银基填料可拉伸导电复合材料制备的研究进展

综述了银系填料及聚合物基体在可拉伸导体制备中的研究进展,重点关注了银纳米球、银纳米线及银纳米片在可拉伸导体制备中的应用及其性能评价,主要介绍了水凝胶、化学交联弹性体和物理交联弹性体在可拉伸导体应用方面的优势及限制,最后对银基可拉伸导体未来的发展进行了展望。     

化学交联聚乙二醇水凝胶的制备方法

对化学交联聚乙二醇基水凝胶的研究进展进行了综述.介绍了该类水凝胶的制备方法,包括几种常见的前体制备方法和常用的交联方法,并讨论了影响水凝胶溶胀性能和力学性能的几种因素.     

聚酰亚胺气凝胶制备、性能及应用进展

聚酰亚胺气凝胶具有高比表面积、低密度、低热导率等优点,但是存在易吸湿、收缩率大且在制备过程中大量使用有机溶剂以及使用价格昂贵的化学交联剂等问题。本文主要介绍了目前聚酰亚胺气凝胶的制备方法、性能及其应用,重点综述了二酐与二胺缩合反应法、异氰酸酯法、开环易位聚合法。简述了几种方法的制备原理,同时也总结了聚酰亚胺气凝胶在隔热、抗辐射、油水分离、过滤等领域应用的研究进展。最后,对聚酰亚胺气凝胶的制备方法及实际应用进行了总结与评价,提出在今后的研究工作中要以解决易吸湿、收缩率大、探索其他类型交联剂作为重点。并且,立足于目前聚酰亚胺气凝胶及其复合材料的发展趋势,对今后聚酰亚胺气凝胶新的存在形态、新的应用领域进行了展望。     

锡酸锌纳米材料的制备方法及应用研究进展

锡酸锌由于具有较高的电子迁移率、稳定性、高电导率,优异的吸附性能、光学性能和阻燃抑烟性能等特性,近年来逐渐受到科研人员的关注。本文介绍了锡酸锌纳米颗粒的制备方法（水热法、化学沉淀法、固相化学合成法、微波合成法、溶胶-凝胶法、模板法等）、形貌结构（颗粒状、立方体、球形、八面体、纳米棒、片状、纳米花状等）、粒径及其在不同领域（锂电负极材料、气敏材料、电触头材料、DSSC阳极、光催化、阻燃等）的应用研究进展,分析了利用不同锡化合物原料、不同方法制备锡酸锌纳米颗粒的原理、制备条件和产品特性,指出了每种制备方法的优缺点及每种制备方法中不同结构的形成机理,以及不同结构是如何对Zn₂SnO₄相关性能产生影响的。文章指出如何高效可控制备特定形貌和晶粒尺寸的锡酸锌是锡酸锌纳米材料未来的发展方向。     

纤维素基油水分离材料研究进展

石油泄漏事故及工业含油废水排放等严重破坏了人类赖以生存的生态环境,如何有效分离油水混合物成了当前的研究热点。传统的油水分离材料的不可回收性带来材料的二次污染极大限制了它们的广泛应用。纤维素是地球上最丰富的天然聚合物,并且具有生物相容性、生物降解性、化学稳定性和低成本等特点,因此纤维素基油水分离材料亦受到广泛关注。本文系统总结了近年来过滤型和吸附型纤维素基油水分离材料的研究进展,重点围绕纤维素类物质作材料基底（滤纸、棉布等）、用其进行表面改性（纤维素纳米晶体、纤维素衍生物等）以及全纤维素基油水分离材料等方面进行详细分析和介绍,对纤维素基油水分离材料存在的问题进行了探讨,并对其未来发展进行了展望。     

4,4'-二叠氮二苯乙烯-2,2-二磺酸钠的应用及发展前景

4,4'-二叠氮二苯乙烯-2,2-二磺酸钠（DAS）是一种带有磺酸基团的芳香类双叠氮化合物。分子中的叠氮基既可在Cu(Ⅰ)催化的点击化学反应体系中与端炔基形成三唑结构，也能在紫外辐射条件下于两端生成高活性氮宾自由基并插入聚合物链段。本文简单介绍了DAS参与的点击化学反应，简述了DAS的光化学交联原理及其相较于其他化学交联剂的优点，重点论述了近些年DAS在光刻、电池隔膜、分子印迹、医用材料、药物缓释和离子交换膜等领域相关的研究应用及发展前景。此外，提出将DAS与石墨烯、金属有机框架材料（MOF）、聚电解质及脂肪族聚合物等结合应用；设计与DAS结构相似的新型叠氮类分子；深入地探究光化学反应机理；实现叠氮基团的选择性插入等是未来研究的重要趋势。     

Ultrastretchable,Super Tough,and Rapidly Recoverable Nanocomposite Double‐Network Hydrogels by Dual Physically Hydrogen Bond and Vinyl‐Functionalized Silica Nanoparticles Macro‐Crosslinking

It remains a challenge to develop tough hydrogels with recoverable or healable properties after damage. Herein, a new nanocomposite double‐network hydrogel (NC‐DN) consisting of first agar network and a homogeneous vinyl‐functionalized silica nanoparticles (VSNPs) macro‐crosslinked polyacrylamide (PAM) second network is reported. VSNPs are prepared via sol‐gel process using vinyltriethoxysilane as a silicon source. Then, Agar/PAM‐SiO₂ NC‐DN hydrogels are fabricated by dual physically hydrogen bonds and VSNPs macro‐crosslinking. Under deformation, the reversible hydrogen bonds in agar network and PAM nanocomposite network successively break to dissipate energy and then recombine to recover the network, while VSNPs in the second network could effectively transfer stress to the network chains grafted on their surfaces and maintain the gel network. As a result, the optimal NC‐DN hydrogels exhibit ultrastretchable (fracture strain 7822%), super tough (fracture toughness 18.22 MJ m^‐3, tensile strength 431 kPa), rapidly recoverable (≈92% toughness recovery after 5 min resting at room temperature), and self‐healable (can be stretched to 1331% after healing) properties. The newly designed Agar/PAM‐SiO₂ NC‐DN hydrogels with tunable network structure and mechanical properties by multi‐bond crosslinking provide a new avenue to better understand the fundamental structure‐property relationship of DN hydrogels and broaden the current hydrogel research and applications.     

Dual‐Crosslinking of Hyaluronic Acid–Calcium Phosphate Nanocomposite Hydrogels for Enhanced Mechanical Properties and Biological Performance

Herein, a facile approach for synthesizing mechanically enhanced nanocomposite hydrogels via a dual‐crosslinking process is described. Additional ionic crosslinking using various cations is introduced after an in situ precipitation process for hydroxyapatite immobilization in hyaluronic acid hydrogels (HAc–CaP). Ca²⁺, Ba²⁺, and Sr²⁺ ions exhibit the highest efficiencies in reinforcing the mechanical properties of HAc–CaP hydrogels. In addition, the dual‐crosslinked HAc–CaP hydrogels promote the biological responses of preosteoblast cells, which exhibit highly stretched shapes and greatly enhanced proliferation. Furthermore, the nanocomposite hydrogels achieve enhanced bioactivity by supporting osteogenic differentiation. Thus, enhancement on both the mechanical and biological properties of hyaluronic‐acid‐based nanocomposite hydrogels is achieved through this dual‐crosslinking process, extending the potential application of these materials to hard tissue engineering.     

Evaluation of two chemical crosslinking methods of poly(vinyl alcohol) hydrogels for injectable nucleus pulposus replacement

Low back pain caused by intervertebral disc degeneration is one of the most common spinal disorders among patients seeking medical treatment. The most common surgical treatments are spinal fusion and total disc arthroplasty, both of which are very invasive surgical procedures. Nucleus pulposus replacement is an earlier stage intervention for disc degeneration. One of the material classes being studied for this application is hydrogels: a three‐dimensional hydrated network of polymer(s), which mimics the mechanical and physiological properties of the nucleus. Poly(vinyl alcohol) (PVA), poly(vinyl pyrrolidone) (PVP), and poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels have previously been shown to be great candidate materials for injectable nucleus pulposus replacement, but have experienced issues with swelling and mass retention. The addition of chemical crosslinking to the PVA/PVP/PEG hydrogel system will allow tailoring of the swelling, mechanical, injectability, and mass loss properties of the hydrogel network. Two chemical crosslinking methods were evaluated for the PVA/PVP/PEG hydrogel system by characterizing the hydrogels with compression, swelling, and spectroscopy experiments. The results of these experiments led to the selection of the difunctional crosslinking strategy using PEG functionalized with terminal epoxide group (PEG diglycidyl ether) as the preferred crosslinking method. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40843.     

Thixotropic Hydrogels Composed of Self-Assembled Nanofibers of Double-Hydrophobic Elastin-Like Block Polypeptides

Physically crosslinked hydrogels with thixotropic properties attract considerable attention in the biomedical research field because their self-healing nature is useful in cell encapsulation, as injectable gels, and as bioinks for three-dimensional (3D) bioprinting. Here, we report the formation of thixotropic hydrogels containing nanofibers of double-hydrophobic elastin-like polypeptides (ELPs). The hydrogels are obtained with the double-hydrophobic ELPs at 0.5 wt%, the concentration of which is an order of magnitude lower than those for previously reported ELP hydrogels. Although the kinetics of hydrogel formation is slower for the double-hydrophobic ELP with a cell-binding sequence, the storage moduli G′ of mature hydrogels are similar regardless of the presence of a cell-binding sequence. Reversible gel–sol transitions are demonstrated in step-strain rheological measurements. The degree of recovery of the storage modulus G′ after the removal of high shear stress is improved by chemical crosslinking of nanofibers when intermolecular crosslinking is successful. This work would provide deeper insight into the structure–property relationships of the self-assembling polypeptides and a better design strategy for hydrogels with desired viscoelastic properties.