水凝胶的研究进展
俊机哥哥07
(广西师范学院化学与生命科学学院09高分班)
摘要:本文对水凝胶的制备方法、性质及其应用进行了简单的介绍。关于水凝胶的制备，我们在文章的介绍了三种方法：单体聚合并交联、聚合物交联、载体的接枝共聚。
关键字: 水凝胶制备性质应用生物医学
前言
水凝胶这个词最早出现于1960年，当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。它本身是硬的高聚物，但它吸收水分后就变成具有弹性的凝胶，故称水凝胶。水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。水凝胶可由不同的亲水单体和疏水单体聚合而成。由于其具有三维网络结构，故相对分子质量很高，其交联网络结构主要由化学键、氢键或范德华力等组成。溶胀时溶液可以扩散进入交联键之间的空间内，交联密度越大，三维网络间的空问就越小，水凝胶在溶胀时吸收的水分也就越少。由于水凝胶表面不易粘附蛋白质和细胞，故在与血液、体液及人体组织相接触时会表现出良好的生物相容性；另外，水凝胶由于含有大量的水分而非常柔软，并且类似于生物体组织，故作为人体植入物可以减少不良反应。因此，水凝胶被作为优良的生物医学材料得到广泛应用2。例如，PVP水凝胶可作为眼科手术中黏弹物质及人工玻璃体材料。PVA水凝胶可用于关节重建、人工软骨、人工喉及人工玻璃体。PVA 是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。水凝胶已被用做鼻子、面部、缺唇修补、替
代耳鼓膜等方面。水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。另外，水凝胶在日用品，工业用品，农业、土建等领域也有广泛应用。
1 水凝胶的制备
1. 1 单体聚合并交联
合成水凝胶的单体很多,大致分为中性、酸性、碱性3 种,表1 列出了部分单体及交联剂。
表1 水凝胶制备中常用的单体和交联剂
水凝胶可以由一种或多种单体采用电离辐射、紫外照射或化学引发聚合并交联而得。一般来说,在形成水凝胶过程中需要加入少量的交联剂。Nogaoka[12 ]及本文作者[13 ]等在不使用交联剂的情况下通过辐射引发使单体在水溶液中交联合成聚N2异丙基丙烯酰胺(polyNI2PAAm) 水凝胶,这种方法操作简单,交联度可通过改变单体浓度及辐射条件来控制,无任何添加成分,不会污染产品,可以一步完成产品的制备及消毒。与传统方法
相比,合成的凝胶更均匀,更有利于其性质的研究及生产更方便。此外,为了特定的应用,可以使用不同种类的单体以使水凝胶具有特殊的物理和化学性质。
1. 2 聚合物交联
从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是在聚合物水溶液中添加交联剂,如在PVA 水溶液中加入戊二醛可发生醇醛缩合反应从而使PVA 交联成网络聚合物水凝胶。从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交联法,所谓辐射交联是指辐照聚合物使主链线性分子之间通过化学键相连接。许多水溶性聚合物可通过辐射法制备水凝胶[14 ] ,如PVA、polyNI2PAAm、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP) 、聚丙烯酸( PAAc) 、聚丙烯酰胺( PAAm) 、聚氧乙烯( PEO) 、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA) 等。采用辐射法合成水凝胶无须添加引发剂, 产物更纯净。
1. 3 载体的接枝共聚
水凝胶的机械强度一般较差, 为了改善水凝胶的机械强度, 可以把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。在载体表面产生自由基是最为有效的制备接枝水凝胶的技术,单体可以共价地连接到载体上。通常在载体表面产生自由基的方法有电离辐射、紫外线照射、等离子体激化原子或化学催化游离基等[15 ] ,其中电离辐射技术是最常采用的产生载体表面自由基的一种技术[14 ]
2 水凝胶的性质
水凝胶可定义为在水中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物。亲水的小分子能够在水凝胶中扩散。水凝胶的网络结构如图1 所示。水凝胶具有良好的生物相容性,自20世纪40 年代以来,有关水凝胶的合成、理化性质以及在生物化学、医学等领域中的应用研究十分活跃[1 ] 。
水凝胶有各种分类方法,根据水凝胶网络键合的不同,可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的,这种凝胶是非永久性的,通过加热凝胶可转变为溶液,所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态,如k2型角叉菜胶、琼脂等[2 ] ;在合成聚合物中,聚乙烯醇(PVA) 是一典型的例子,经过冰冻2融化处理,可得到在60 ℃以下稳定的水凝胶[3 ] 。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物,是永久性的,又称为真凝胶。
根据水凝胶大小形状的不同,有宏观凝胶与微观凝胶(微球) 之分,根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等,目前制备的微球有微米级及纳米级之分。
根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH 等的变化不敏感,而环境敏感的水凝胶[4 ,5 ]是指自身能感知外界环境(如温度、pH、光、电、压力等) 微小的变化或刺激,并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显着的变化,利用这种刺激响应特性可将其用做传感器、控释开关等,这是1985 年以来研究者最感兴趣的课题之一。
根据合成材料的不同,水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格,因而正在引起越来越多学者的重视。但是天然高分子材料稳定性较差,易降解,近几年不少学者开始了天然高分子与合成高分子共混合成水凝胶的研究工作[6 ,7 ] ,这将是今后的一大重要课题。
此外,人们对具有以下性质的水凝胶特别感兴趣: (1) 能够在体内环境被分解的水凝胶,如在体内的弱碱性条件下可被融蚀的水凝胶[8 ] ,能够被酶分解的水凝胶[9 ] ; (2) 能以离子交换形式释放蛋白质的水凝胶[10 ] ; (3) 具有“记忆”的水凝胶[11 ]等。
3 水凝胶的应用
3. 1 日用品
水凝胶作为一种高吸水性材料,广泛地应用于妇女卫生巾、尿布、生理卫生用品、香料载体以及纸巾等方面,用量不大,价格能为消费者接受,目前用在该领域的材料主要是交联的聚丙烯酸盐及淀粉2丙烯酸接枝聚合物。
3. 2 工业用品水凝胶可用于油水分离、废水处理、空气过滤、电线包裹材料、防静电、密封材料、蓄冷剂、溶剂脱水、金属离子浓集、包装材料等诸多方面。比如,用做包装材料,当运输和贮存可能会受潮和本身可能会溢流的货物时,可用含高吸水性水凝胶的复合材料包装,以保证货物安全。高吸水性凝胶与无纺布和薄膜组合,可加工成不同结构吸液衬里材料,用以包装肉类食品,使商品能保持清洁外观,取食时包装袋中不存液体。25? 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 3 农业、土建
水凝胶材料可用在农用薄膜、农业园艺用保水材料、污泥固化、泥水添加剂、墙壁顶棚材料等方面。绿化沙漠是高吸水性水凝胶材料极有潜力的用途之一,可通过制成保水剂的方式实施。以高吸水性凝胶为主要成分,加入粘土和水制成保水剂,再和农用的土掺在一起就可很好保存土壤中的水分,埃及正在推进一项利用该技术绿化沙漠的宏大工程。
3. 4 生物医学领域
3. 4. 1 烧伤涂敷物(Hydrogel Dressing)
水凝胶材料直接用于与人体组织接触,可防止体外微生物的感染,抑制体液的损失,传输氧到伤口,一般说来能促进伤口的愈合。在中欧,注册商标为HDR 或AQUA2GEL 的水凝胶烧伤涂敷物,销售前景看好,这种产品是通过辐射法制备的[24 ] 。这种涂敷物也可制成喷雾液、乳液或膏状,一些消炎药物也可包埋其中,透过凝胶缓慢地释到受伤部位,加速伤口的愈合。3. 4. 2 药物传输体系(DDS)
当水凝胶被移植或注射到生物体后,水凝胶能够维持或向体液控制释放包埋在水凝胶中的药物,一般说来,有两种类型的控制释放,一种是像凝胶涂敷物一样释放小分子,另一种情况是含有药物的聚合物基材逐渐分解,在这种情况下,药物扩散进入周围环境,由材料的生物降解速率控制。有时水凝胶作为胶束装载药物,药物释放的速率由通过调整交联度和水凝胶的化学组成实现,特别是智能型水凝胶问世以来,水凝胶在该领域的应用研究更为深入。
3. 4. 3 补齿材料
有一些两组分或多组分的补齿材料含有HEMA 或其他亲水型聚合物,这些
材料被放在颚槽或牙根部的孔内聚合或交联,在大多数情况下,这些反应由UV 引发。Dybek 等[25 ]通过辐射手段将PVA 和明胶交联制备了补齿材料。
3. 4. 4 移植(implant s)
PVA 是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。水凝胶已被用做移植乳房、鼻子、面部、缺唇修补、替代耳鼓膜等方面。水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。
3. 4. 5 隐型眼镜
隐型眼镜以PHEMA 为基材,加入PVP、PVA、PMAAc、壳聚糖等, 用以提高PHEMA 的
力学性能和增大氧的渗透,由辐射法制备的隐型眼镜已经在中国上市[26 ] 。此外,当前治疗白内障用的眼晶(JOL) 是由PMMA 或PVA 制成的。
3. 4. 6 生物分子、细胞的固定化[15 ]水凝胶固定化的生物分子和细胞在分析、医学诊断等方面有着广泛的应用。生物分子和细胞可以固定在水凝胶小球的表面或其内部,然后装填柱子,这样的柱子可以用于分离混合物中的特殊生物分子。生物传感器是表面固定了生物分子或细胞的电化学传感器,生物分子一般固定在与生物传感器物理元件相连的水凝胶表面或其内部。水凝胶膜是连接生物分子和物理元件的枢纽,因此很重要。
4水凝胶研究展望
回顾水凝胶50 多年的发展历程,我们知道水凝胶是一种迅速发展的新型功能高分子材料，水凝胶已经被广泛地应用到医学、生物技术和工农业等诸多方面。对其环境敏感性行为的研究，发展和应用有不可估量的前途。
从近年高分子水凝胶发展趋势来看，水凝胶在生物，医药领域的应用呈上升趋势。
当前水凝胶的研究热有以下几个方面：
（1）接支及互穿网络型高分子凝胶的研究
（2）光响应高分子水凝胶的开发研究
（3）PH敏感性水凝胶在给药系统的研究
（4）以PNIPAM为代表的一类智能水凝胶性能研究
（5）提高智能型水凝胶的响应性制备快速响应性智能水凝胶
（6）P. J . Flory凝胶溶胀理论为基础发展起来的智能型高分子凝胶材料研究（7）天然高分子凝胶材料以及天然高分子与合成高分子共混型凝胶的研究
结束语
目前，由于相关法律的限制，水凝胶在医学领域中的应用实例大多处于理论阶段或动物试验阶段，而真正用于临床的并不多见。另外，水凝胶在我国医学领域中的应用与研究数量远不如国外，根据社会需要，有必要加强该方面的研究力度。由于水凝胶特有的性能，其在医学领域中必将得到广泛应用。
参考文献
[1]徐晓宙.2006.生物材料学[M].北京.科学出版社.
[2]牛洪，谢兴益，何成生等．聚氨酯水凝胶在生物医学中的应用[J]聚氨酯工业，2004，19(5)：6-9．
[3]1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.
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智能材料及其发展 1.材料的发展 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或者其他产品的物质，是人类生活、生产的基础，是人类认识自然和改造自然的工具，与信息、能源并列为人类赖以生存、现代文明赖以发展的三大支柱。材料也是人类进化的标志之一，一种新材料的出现必将促进人类文明的发展和科技的进步，从人类出现，经历旧石器时代、新石器时代、青铜时代……，一直到21世纪，材料及材料科学的发展一直伴随着人类的文明的进步。在人类文明的进程中，材料大致经历了一下五个发展阶段。 1）利用纯天然材料的初级阶段：在远古时代人类只能利用纯天然材料（如石头、草木、野兽毛皮、甲骨、泥土等），也就是通常所说的旧石器时代。这一阶段人类只能对纯天然材料进行简单加工。 2）单纯利用火制造材料阶段：这一阶段跨越了新石器时代、青铜时代和铁器时代，它们风别已三大人造材料为象征，即陶、铜、铁。这一时期人类利用火来进行烧结、冶炼和加工，如利用天然陶土烧制陶、瓷、砖、瓦以及后来的玻璃、水泥等，从天然矿石中提炼铜、铁等金属。 3）利用物理和化学原理合成材料阶段：20世纪初，随着科学的发展和各种检测手段及仪器的出现，人类开始研究材料的化学组成、化学键、结构及合成方法，并以凝聚态物理、晶体物理、固体物理为基础研究材料组成、结构和性能之间的关系，并出现了材料科学。这一时期，人类利用一系列物理、化学原理、现象来创造新材料，这一时期出现的合成高分子材料与已有的金属材料、陶瓷材料（无机非金属材料）构成了现代材料的三大支柱。除此之外，人类还合成了一系列的合金材料和无机非金属材料，如超导材料、光纤材料、半导体材料等。 4）材料的复合化阶段：这一阶段以20世纪50年代金属陶瓷的出现为开端，人类开始使用新的物理、化学技术，根据需要制备出性能独特的材料。玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料以及抗菌材料都是这一阶段的杰出代表，它们都是为了适应高科技的发展和提高人类文明进步而产生的。 5）材料的智能化阶段：自然界的材料都具有自适应、自诊断、自修复的功能。如所有的动物和植物都能在没有受到毁灭性打击的情况下进行自诊断和修复。受大自然的启发，近三四十年的研发，一些人工材料已经具备了其中的部分功能，即我们所说的智能材料，如形状记忆合金、光致变色玻璃等。但是从严格意义上将，目前研制成功的智能材料离理想的智能材料还有一定的距离。 材料科学的发展主要集中在以下几个方面：超纯化（从天然材料到复合材料）、量子化
国际多肽药物的发展现状及其前景展望 一、多肽药物发展现状 1、多肽疫苗 多肽疫苗与核酸疫苗一样是目前疫苗研究领域内较受重视的研究方面之一。尤其是对病毒多肽疫苗进行了大量研究。 目前对人类危害极大的两种病毒性疾病艾滋病和丙型肝炎均无理想的疫苗，核酸疫苗和多肽疫苗的研究结果令人鼓舞。1999年美国NIH公布了两种HIV-I病毒多肽疫苗,对人体进行的Ⅰ期临床试验结果，证实两种多肽能刺激机体产生特异性抗体和特异性细胞免疫，并有较好的安全性。我国清华大学也证实HIV-I膜蛋白内一段多肽有很强的免疫原性。丙肝病毒多肽疫苗也显示有良好的发展前景，国外学者从丙肝病毒(HCV)外膜蛋白E2内筛选出一般多肽,它可刺激机体产生保护性抗体。其它病毒(如甲肝、麻疹、辛德毕斯病毒等)的多肽疫苗及抗肿瘤，避孕等多肽疫苗的研究也取得了较大进展。例如，美国学者NaZ等从噬菌体肽库内筛选出一个12氨基酸小肽，它能特异性地与人卵子结合，阻止精子与卵子的结合，可用于避孕疫苗。 2、抗肿瘤多肽 肿瘤的发生是多种原因作用的结果，但最终都要涉及及癌基因的表达调控。不同的肿瘤产生时所需要的酶等调控因子不同，选择特异性小肽作小肿瘤发生时所需的调控因子等，封闭其活性位点，可防止肿瘤发生。现在已发现很多肿瘤相关基因及肿瘤产生调控因子，筛选与这些靶点特异结合的多肽，已成为寻找抗癌药物的新热点。美国学者发现了一个小肽(6个氨基酸)，它在体内能显著抑制腺癌的生长，包括肺、胃及在大肠腺癌为治疗这一死亡率很高的恶性肿瘤开辟了一条新路。瑞士科学家发现另外一个小肽(8个氨基酸)，它能进入肿瘤细胞，激活抗癌基因P53，诱导肿瘤细胞的凋亡。 3、抗病毒多肽 病毒感染后一般要经历吸附(宿主细胞)、穿入、脱壳、核酸复制，转录翻译，包装等多个阶段。阻止任一过程均可防止病毒复制。最有效的抗病毒药物应该是作用在病毒吸附及核酸复制两个阶段，因此筛选抗病毒药物主要集中在病毒复制的这两个阶段。病毒通过与宿主细胞上的特异受体结合吸附细胞，依赖其自身的特异蛋白酶进行蛋白加工及核酸复制。因此可从肽库内筛选与宿主细胞受体结合的多肽或能与病毒蛋白酶等活性位点结合的多肽，用于抗病毒的治疗。 HCV非结构蛋白3区(NS3)是一个与病毒复制密切相关的蛋白酶，其活性位点已被确定，并且加拿大、意大利等国家均从肽库内筛选到一个6肽(DDIVPC)能显著抑制该酶活性。同样已从肽库内筛选到能与HIV复制必需的逆转录酶结合的小肽，及能与HIV外膜蛋白结合防止病毒进入细胞的小肽。这些部分小肽已进入临床试验。 4、多肽导向药物 已知很多毒素(如绿脓杆菌外毒素)，细胞因子(如白细胞介素系列)等有较强的肿瘤细胞毒性，但在人类长期或大量使用量时也可损伤正常细胞。将能和肿瘤细胞特异结合的多肽与这些活性因子进行融合，则可将这些活性因子特异性地集中在肿瘤部位,可大大降低毒素、细胞因子的使用浓度，降低其副作用。比如，在很多肿瘤细胞表面存在表皮生长因子的受体，其数量较正常细胞上的数目高几十倍，甚至上百倍，将毒素或抗肿瘤细胞因子与表皮生长因子融合，可将这些活性因子特异地聚集到肿瘤细胞，国内外已有几家将表皮生长因子与绿脓
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/2e13399895.html, 智能材料的研究现状与未来发展趋势 作者：邓焕 来源：《科学与财富》2017年第36期 摘要：智能材料这一概念在上世纪80年代首次被提出，近年来，关于智能材料在航空航天领域的研究与应用被频繁提及。由于智能材料具备着结构整体性强、可塑性高、功能多样化等优点，因此在航空航天领域得到了广泛的研究与使用，首先根据功能性的不同对智能材料进行了系统的分类与概述，然后对当前智能材料在航空航天领域的主要应用进行了系统性的分析与总结，最后对智能材料在未来的航空航天的应用前景中进行了进一步地展望。 关键词：智能材料；复合材料；航空航天；功能多样化 1 引言 进入二十一世纪以来，全球各大航空航天强国在航天航空领域投入了大量的研发资金，而作为航空航天领域重要环节的航天材料，近年来也不断有着新的突破，而其中被提及最多的就是智能材料在航空航天领域的应用。在智能材料的范畴中，智能复合材料最具有代表性，智能复合材料主要具备着：外界环境感知功能；判断决策功能；自我反馈功能；执行功能等。此外，由于当前智能复合材料都向着轻量化、低成本化的方向发展，因此在航天领域复合材料的设计结构以及使用用途上都有着不同的侧重发展方向。而近年来国内外各国也均加快了各自在该领域的研发使用发展进度，主要的研究大方向还是集中在了智能检测、结构稳定性、低成本化等方向上，本文着重对相关部分进行系统性的概述与总结。 2 航空航天领域智能复合材料的功能介绍 在航空航天领域中，国内外普遍利用智能复合材料以实现在降低航空航天飞行器的自身重量的前提下保证系统结构的稳定性，其次根据复合智能材料具备智能检测自身系统内部工作状态和自愈合等功能实现航空航天材料在微电子与智能应用方向的交叉发展。 2.1 智能复合材料在航天结构检测方向的应用 智能复合材料在航空航天器中的应用，主要是通过将传感器以嵌入的方式与原始预浸料铺层以及湿片铺层等智能复合材料紧密键合，最终集成在控制芯片控制器上实现对整个系统的实时监控诊测、自我修复等供能，值得注意的是，在这一过程中，智能化不仅仅是符合材料的必要功能，复合材料在很大程度上可以有效承受比传统应用材料更大外界机械压力[1]。 除此之外，由于智能复合材料作为传感器的铺放衬底，因此智能复合材料还可以实现对整个材料内部结构的状况进行收集并且将出现的诸如温度异常、结构异常、表面裂痕等隐患及时反馈至中央处理器，这在一定程度上可以有效实现整个系统内部的检测与寿命预测，在这方面的技术上，美国的Acellent公司研发的缠绕型复合材料以压力感应的形式，按照矩形布线形式
多肽类抗肿瘤药物研究进展 【摘要】目前，恶性肿瘤已严重威胁人类的健康，传统的手术、化疗、放疗等治疗手段不仅选择性低，毒副作用大，且易产生耐药性。而多肽具有良好的靶向性，且分子量小、来源广泛，具有低毒性、易于穿透肿瘤细胞且不产生耐药性的优点。抗肿瘤活性肽可特异性结合并作用于肿瘤组织，与肿瘤生长转移相关的信号转导分子相互作用，从而抑制肿瘤生长或促进肿瘤细胞发生凋亡。本文将从抗肿瘤多肽药物的来源、作用机制及发展现状进行概述。【关键词】多肽来源抗肿瘤作用机制 恶性肿瘤是一类严重威胁人类健康和生命的疾病，仅次于心血管疾病，每年死于癌症的患者约占总死亡人数的1/4，且中国占相当庞大的病例数。药物治疗是当今治疗肿瘤的主要手段之一，但目前的抗肿瘤药物不良反应较大。对此，寻找新型高效低毒的抗肿瘤药物一直是国内外医药研发的热点。随着免疫和分子生物学的发展，以及生物技术与多肽合成技术的成熟，人们发现多肽类药物不仅毒性低、活性高、易于吸收，还可以通过提高机体免疫功能抑制肿瘤的生长和转移，增强抗肿瘤作用，而且其广泛存在于动物、植物、微生物体内，因此，越来越多的多肽药物被开发并应用于临床。 抗肿瘤多肽的来源 天然来源的抗肿瘤活性肽 天然活性多肽是存在于动物、植物和微生物等生物体内的一类生物活性肽，可经过特殊提取分离工艺直接得到。近年来，对某些多肽经修饰加工后发现其具有显著的抗肿瘤作用，它们可针对肿瘤细胞发生、发展的不同环节，特异性杀伤、抑制肿瘤细胞，显示出极好的应用前景。 1.1微生物源抗肿瘤多肽 微生物源抗肿瘤多肽主要是指广泛存在于生物体内的一种小分子多肤，它们是非核糖体合成的抗菌肽，如多黏菌素(polymyxin)、杆菌肽(bacitracin)、短杆菌肽(gramicidin)等，主要是由细菌产生，并经结构修饰而获得，这类微生物产生的抗菌多肽的研究近年来取得了较大的进展。 细菌抗菌肽又称细菌素，是最常见的一类抗菌肽，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均可分泌。细菌中已发现杆菌肽、短杆菌肽S、多黏菌素E和乳链菌肽(Nisin) 4种类型抗菌肽，能特异性杀死竞争菌，而对宿主自身无害。例如[1]，枯草芽孢杆菌可以产生多种抗微生物物质，如表面活性素(surfactin)，该物质具有抗病毒、抗肿瘤、抗支原体、抗真菌活性和一定程度的抗细菌活性。除此之外，人们还发现某些抗菌肽对部分病毒、真菌和癌细胞等有杀灭作用，甚至能提高免疫力、加速伤口愈合。 1.2动物源抗肿瘤多肽 动物源多肽主要是指从哺乳动物、两栖动物、昆虫中分离提取出来的抗肿瘤多肽。如，有些哺乳动物来源的抗肿瘤多肽对淋巴瘤细胞有较强的抗肿瘤活性且免疫原性低；此外，还有Berge [2]等通过体内实验验证来源于牛科动物乳铁蛋白Lfcin B的9肽LTX-302 ( WKKWDipKKWK )的抗肿瘤效果，结果表明其对淋巴瘤细胞A20具有抗肿瘤活性，IC50为16 μmol·L￣1 。 多数研究表明，从天蚕中分离出的天蚕素Cecropins具有较强的抗肿瘤活性。Cecropin A和Cecropin B对膀胱癌细胞有选择性细胞毒作用，以剂量依赖的方式抑制膀胱癌细胞增殖，对所有膀胱癌细胞系的IC50为73.29~220.05 μmol·L￣1，它们的作用机制可能是破坏靶细胞膜导致不可逆的细胞溶解和细胞破坏[3]。 1.3植物源抗肿瘤多肽
智能材料及其在医学领域的应用 目录 1、智能材料的概述 1.1智能材料的定义和基本特征........................................................ 1.2智能材料的构成............................................................................ 1.3智能材料的分类............................................................................ 1.4智能材料的制备............................................................................ 2、智能材料的应用领域 2.1智能材料的研究方向................................................................... 2.2智能材料在医学上的应用............................................................ 2.3智能材料在医疗方法中的应用....................................................
2.4智能材料在医学器械方面的应用................................................. 3、结束语.................................................................... 4、参考文献................................................................ 摘要本文综合评述了智能材料的研究、应用和进展。对智能材料与结构的概念进行了描述，全面总结了智能材料智能材料生物医药方面的应用, 探讨了智能材料光明的应用前景和发展趋势。 关键词智能材料；医学应用；发展 1智能材料的概述 1.1定义：智能材料（Intelligent material），是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。 基本特征：因为设计智能材料的两个指导思想是材料的多功能复合和材料的仿生设计，所以智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能和生命特征： （1）传感功能（Sensor）
水凝胶的研究进展 俊机哥哥07 (广西师范学院化学与生命科学学院09高分班) 摘要:本文对水凝胶的制备方法、性质及其应用进行了简单的介绍。关于水凝胶的制备，我们在文章的介绍了三种方法：单体聚合并交联、聚合物交联、载体的接枝共聚。 关键字: 水凝胶制备性质应用生物医学 前言 水凝胶这个词最早出现于1960年，当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。它本身是硬的高聚物，但它吸收水分后就变成具有弹性的凝胶，故称水凝胶。水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。水凝胶可由不同的亲水单体和疏水单体聚合而成。由于其具有三维网络结构，故相对分子质量很高，其交联网络结构主要由化学键、氢键或范德华力等组成。溶胀时溶液可以扩散进入交联键之间的空间内，交联密度越大，三维网络间的空问就越小，水凝胶在溶胀时吸收的水分也就越少。由于水凝胶表面不易粘附蛋白质和细胞，故在与血液、体液及人体组织相接触时会表现出良好的生物相容性；另外，水凝胶由于含有大量的水分而非常柔软，并且类似于生物体组织，故作为人体植入物可以减少不良反应。因此，水凝胶被作为优良的生物医学材料得到广泛应用2。例如，PVP水凝胶可作为眼科手术中黏弹物质及人工玻璃体材料。PVA水凝胶可用于关节重建、人工软骨、人工喉及人工玻璃体。PVA 是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。水凝胶已被用做鼻子、面部、缺唇修补、替
代耳鼓膜等方面。水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。另外，水凝胶在日用品，工业用品，农业、土建等领域也有广泛应用。 1 水凝胶的制备 1. 1 单体聚合并交联 合成水凝胶的单体很多,大致分为中性、酸性、碱性3 种,表1 列出了部分单体及交联剂。 表1 水凝胶制备中常用的单体和交联剂 水凝胶可以由一种或多种单体采用电离辐射、紫外照射或化学引发聚合并交联而得。一般来说,在形成水凝胶过程中需要加入少量的交联剂。Nogaoka[12 ]及本文作者[13 ]等在不使用交联剂的情况下通过辐射引发使单体在水溶液中交联合成聚N2异丙基丙烯酰胺(polyNI2PAAm) 水凝胶,这种方法操作简单,交联度可通过改变单体浓度及辐射条件来控制,无任何添加成分,不会污染产品,可以一步完成产品的制备及消毒。与传统方法
纳米复合水凝胶的功能化及其研究现状 纳米复合水凝胶的研究现状 水凝胶(hydrogels)是一种适度交联的亲水性高分子,可在水中溶胀,但不溶解[1]。自20世纪40年代以来,水凝胶的物理化学性质得到了广泛关注。水凝胶作为高吸水材料、外科软组织填充材料、软性角膜接触镜和皮肤移植材料、隔水混凝土填加剂、石油回收堵水剂等在卫生、生物医学、建筑、化工等诸多领域具有广泛的应用前景。一般的水凝胶是水溶性高分子通过化学交联构成网络，如聚丙烯酰胺水凝胶，但是由于化学交联凝胶的力学性能较差，所以其实际应用范围受到限制。通过提高交联点密度的方法也可以提高有机交联凝胶的强度，但是其它性能如：光学透明性、吸水(脱水)速率、强度、柔性会大大降低，因而在应用上受到限制。 近年来，纳米技术的发展已进入了一个崭新的阶段，由于纳米材料(粒径1～100nm)独特的尺寸效应和界面效应,其在电子学、光学、机械学、催化等方面呈现出优异的性能[2]。纳米复合水凝胶是将纳米尺寸的无机物粒子分散在水凝胶中形成的复合材料。因为它不仅保持了纳米材料本身的功能特性,而且还将纳米材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与水凝胶的软湿性能相结合,从而明显改善水凝胶的物理机械性能、热稳定性。所以是一种极具发展前景的新材料。利用无机纳米粒子作为物理交联剂,如蒙脱土、无机黏土等,已发现合成的有机-无机纳米复合水凝胶在改善其力学性能方面具有显著的效果。 在传统纳米复合材料的启发下，1997年Messersmith[3]等第一次研究了蒙脱土/PNIPAAm纳米复合水凝胶，随后Liang[4]等前人的经验的基础上，合成了改性蒙脱土/PNIPAAm纳米复合水凝胶。2002年，日本Haraguchi [5][6]等，首次报告将锂藻土(Laponite)纳米粒子分散在水中，使N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)单体在Laponite分散液中原位自由基聚合，不添加化学交联剂,得到了聚N-异丙基丙烯酰胺-Laponite纳米复合水凝胶(nanocomposite hydrogel)，这种复合水凝胶拉伸强度约为常见水凝胶的10倍，断裂伸长率高达1300%，约为常见水凝胶的50倍，韧性高，不易拉断;透明性好，如图1。近年来，智能水凝胶作为智能材料
智能复合水凝胶材料研究进展 综述了近年来以无机增韧相（石墨烯、金、粘土和二氧化硅）和生物质增强相（纤维素和木质素）为基的智能水凝胶复合材料的研究进展；概括了其在增韧增强的同时带来的新功能，并对智能水凝胶复合材料的应用前景进行了展望。 标签：智能复合水凝胶材料；无机物；生物质；应用 智能水凝胶是能够对外界环境（如温度、pH、电场、光、磁场、特定生物分子等）微小的变化或刺激有显著响应的三维网络结构的亲水性聚合物。基于水凝胶的三维网络结构和环境敏感性，智能水凝胶广泛应用于记忆材料[1]、药物缓释[2～4]、敷料、组织工程[5]、智能纺丝、化学机械器件、物质分离、酶的固载等领域。由于水凝胶网络中缺少有效的能量耗散机制，积累的能量接近裂纹尖端不能在凝胶中消散，导致水凝胶存在易断裂、力学强度低、韧性差等缺点[6]，从而限制了其在实际生活中的应用。为此，可以通过加入类似于陶瓷基复合相的增韧相或者生物质基增强相来吸收裂纹扩展释放的能量，从而达到增强水凝胶机械强度的目的。本文综述了利用无机物增韧相，生物质基增强相等复合材料改进智能水凝胶性能，实现增韧、增强作用，同时引进新的基团赋予其新功能，展望了智能复合水凝胶材料的应用前景。 1 智能复合水凝胶种类 1.1 无机物复合相 陶瓷基复合材料的增韧相是无机物复合相使用最为广泛的材料之一，如粘土、二氧化硅、石墨烯类、纳米金属等。无机增强相分散在连续相中，达到增强水凝胶的作用。 1.1.1 石墨烯类 石墨烯是目前自然界最薄、最强韧的材料，断裂强度比钢材的还要高200倍，它具有非常好的导热性、电导性、透光性和超大比表面积等特性，同时具有较好的弹性[7]。其独特的结构及性能可显著提高复合材料的机械性能与热稳定性。氧化石墨烯（GO）是石墨烯的一种重要衍生物，其表面有大量的羟基、环氧基及羧基，在水溶液和极性溶剂中有良好的分散性，可与亲水性聚合物形成纳米复合水凝胶材料。GO的亲水性基团增强了GO与基体材料间的界面相互作用，具有良好的相容性，能显著改善材料的力学性能。Shi等[8]将少量化学交联的小分子和物理交联的氧化石墨烯纳米粒子混合制备了新型近红外（NIR）光响应性的聚（N-异丙基丙烯酰胺）/氧化石墨烯（PNIPAM-GO）高拉伸性能的纳米复合水凝胶。 1.1.2 金
多肽类药物制剂研究现状 方宏清 (军事医学科学院生物工程研究所 北京 100071) 摘 要 多肽类药物制剂研究面临的主要问题是多肽的稳定性不好、体内半衰期短和生物膜透过性差。本文综述了多肽类药物不稳定的原因;提高多肽稳定性的方法;多肽类药物制剂货架时间的确定;多肽类药物的分析手段;多肽类药物的控释研究;多肽的非注射途径给药研究。最后还提出了多肽类药物制剂研究的展望。 关键词 多肽 药物制剂 稳定性 控制释放 非注射途径给药 随着生物技术的发展,多肽作为药物在临床上的应用越来越广泛,相应的制剂学研究也日益受到重视。与传统的小分子有机药物相比,多肽具有稳定性差,体内半衰期短和不易通过生物膜等特点。本文从稳定性、缓释系统、非注射途径给药三方面对多肽类药物制剂的研究概况进行介绍。 1 多肽的稳定性研究 1.1 引起多肽不稳定的原因[1～3] (1)脱酰胺反应 在脱酰胺反应中, Asn/Gln残基水解形成Asp/Glu。非酶催化的脱酰胺反应与环境条件和多肽的结构有关。提高pH值、升高温度都将有利于脱酰胺反应的进行。在-Asn-Gly-结构中的酰胺基团更易水解,位于分子表面的酰胺基团也比分子内部的酰胺基团易水解。 (2)氧化 多肽溶液易氧化的主要原因有两种,一是溶液中有过氧化物的污染,二是多肽的自发氧化。在所有的氨基酸残基中, Met、Cys和H is、Trp、Ty r等最易氧化。氧分压、温度和缓冲溶液对氧化也都有影响。 (3)水解 多肽中的肽键易水解断裂。由Asp参与形成的肽键比其它肽键更易断裂,尤其是Asp-Pro和Asp-Gly肽键。 (4)形成错误的二硫键 二硫键之间或二硫键与巯基之间发生交换可形成错误的二硫键,导致三级结构改变和活性丧失。 (5)消旋 除Gly外,所有氨基酸残基的α碳原子都是手性的,易在碱催化下发生消旋反应。其中Asp残基最易发生消旋反应。 (6)β-消除 β-消除是指氨基酸残基中β碳原子上基团的消除。Cys、Ser、Th r、Phe、Ty r等残基都可通过β-消除降解。在碱性p H 下易发生β-消除,温度和金属离子对其也有影响。 (7)变性、吸附、聚集或沉淀 变性一般都与三级结构以及二级结构的破坏有关。在变性状态,多肽往往更易发生化学反应,活性难以恢复。在多肽变性过程中,首先形成中间体。通常中间体的溶解度低,易于聚集,形成聚集体,进而形成肉眼可见的沉淀。 蛋白质的表面吸附是其贮存、使用过程中遇到的另一个令人头痛的问题,如r IL-2在进行灌注时会吸附在管道表面,造成活性损失[4]。 1.2 提高多肽稳定性的途径[1,3] (1)定点突变 通过基因工程手段替换引起多肽不稳定的残基或引入能增加多肽稳 16 药 学 进 展 1998年 22卷 第1期军事医学科学院青年科研基金资助项目
水凝胶的应用和研究进展 摘要：水凝胶是一类具有广泛应用前景的高分子材料，本文主要叙述了水凝胶在生物医学、记忆元件开关、生物酶的固定、农业中的保水抗旱等领域的应用及研究进展，简要介绍了水凝胶在国内外研究状况，最后对其发展趋势作了展望。关键词：高分子材料；水凝胶；应用；进展 前言 水凝胶可定义为在水中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物。分子能够在水凝胶中扩散。水凝胶的网络结构如图1所示。水凝胶具有良好的生物相容性,它能够感知外界刺激的微小变化，如温度、pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。水凝胶的这一特点使它在生物医学领域、记忆元件开关、生物酶的固定、农业中的保水抗旱等方面有广泛的应用前景[1]。 图一，水凝胶的三维网络结构和扫描电镜图片 水凝胶有各种分类方法,根据水凝胶网络键合的不同,可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的,这种凝胶是非永久性的,通过加热凝胶可转变为溶液,所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态,如k2型角叉菜胶、琼脂等[2];在合成聚合物中,聚乙烯醇(PVA)是一典型的例子,经过冰和融化处理,可得到在60℃以下稳定的水凝胶[3]。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物,是永久性的,又称为真凝胶。 根据水凝胶大小形状的不同,有宏观凝胶与微观凝胶(微球)之分,根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等,目前制备的微球有微米级及纳米级之分。根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统
的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH 等的变化不敏感,而环境敏感的水凝胶[4,5]是指自身能感知外界环境(如温度、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激,并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化,利用这种刺激响应特性可将其用做传感器、控释开关等,这是1985年以来研究者最感兴趣的课题之一。 根据合成材料的不同,水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格,因而正在引起越来越多学者的重视。但是天然高分子材料稳定性较差,易降解,近几年不少学者开始了天然高分子与合成高分子共混合成水凝胶的研究工作[6,7],这将是今后的一大重要课题。 1 聚合物交联 从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是在聚合物水溶液中添加交联剂,如在PVA水溶液中加入戊二醛可发生醇醛缩合反应从而使PVA交联成网络聚合物水凝胶。从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交联法,所谓辐射交联是指辐照聚合物使主链线性分子之间通过化学键相连接。许多水溶性聚合物可通过辐射法制备水凝胶[9],如PVA、polyNI2PAAm、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAAc)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚氧乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)等。采用辐射法合成水凝胶无须添加引发剂,产物更纯净。 2 水凝胶的性质研究 2.1 溶胀-收缩行为 吸水溶胀是水凝胶的一个重要特征。在溶胀过程中,一方面水溶剂力图渗入高聚物内使其体积膨胀,另一方面由于交联聚合物体积膨胀,导致网络分子链向三维空间伸展,分子网络受到应力产生弹性收缩能而使分子网络收缩。当这两种相反的倾向相互抗衡时,达到了溶胀平衡。 2.2 力学性能 水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能,而且应具有理想的力学强度,以满足
可注射水凝胶的研究进展 一、水凝胶定义 水凝胶是一类能够吸收并保有大量水分的具有交联网络结构的聚合物，在聚合物网络结构中含有亲水基团或亲水的链段，它们在水环境中能够与水结合，从而形成水凝胶结构，这种水凝胶结构使得亲水的小分子能够在其中进行扩散。 原位可注射水凝胶是近年来出现的新型水凝胶体系。通过注射的方法将具有一定流动性的生物材料植入体内，因此很容易充满整个具有不规则形状的缺损部位，手术创伤非常微小。该体系可由酸碱度、温度的变化或者多价离子的存在而产生溶液-凝胶相转变，或通过共价键而形成水凝胶。 二、水凝胶分类 根据水凝胶对外界刺激的应答情况，可以分为两类化合物：一类是传统的水凝胶高分子材料，这类水凝胶对环境的变化相对不是很敏感；而另外一类则是对外界条件非常敏感的水凝胶高分子材料，这类水凝胶高分子材料由于对于不同的环境条件具有不同的应答表现，因此可以作为一种新型的智能材料来使用，具有良好的科研和市场应用前景。 智能型水凝胶是一种可以进行传感、处理并且具有执行功能的高分子材料，作为一种新型的智能材料，在诸多领域有着重要的用途。根据对外界环境条件的刺激表现出不同的响应情况可以分为：温度敏感性的水凝胶高分子材料、对于pH敏感性的水凝胶高分子材料、对光敏感的水凝胶高分子材料、对压力敏感的水凝胶高分子材料、对于生物分子敏感的水凝胶高分子材料、对于电场敏感的水凝胶高分子材料等。 1、温度敏感性水凝胶 这一类水凝胶高分子材料的溶胀与收缩性，对于温度的变化具有非常高的敏感度，具体表现为在较低温度下溶胀度较高，在相对较高温度下溶胀度比较低。该凝胶具有最低临界共溶温度（LCST），即溶胀度的变化和温度的变化并不是线性的，在某一温度下水凝胶的体积表现为突然的收缩和膨胀。 2、pH敏感性水凝胶 水凝胶高分子材料对于pH的敏感性是指其溶胀或消溶胀作用是随着pH值的不同而进行变化。具有pH响应性的水凝胶都是通过交联而形成大分子网络，网络中含有酸性或碱性基团，随着介质pH值、离子强度改变，这些基团发生电离，导致网络内大分子链段间氢键的解离，引起不连续的溶胀体积变化。 3、光敏感性水凝胶 水凝胶高分子材料的光敏感性是指水凝胶在受到光照的刺激下而发生的一种体积相互转变的现象。 除此之外还有磁性水凝胶、压力敏感性凝胶以及聚合物水凝胶等。 三、制备水凝胶的材料 凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。 理想的材料都应具备以下条件：①良好的生物相容性。②适当的生物降解性。
智能材料最新进展及展望 李洁能动管（硕）42班2140803011 摘要：本文综述了智能材料的概念、分类，重点介绍了智能材料的基础材料——压电材料、形状记忆材料的设计思路、特异性能和影响因素。智能材料的研究内容非常丰富，涉及了许多前沿学科和高新技术，应用领域十分广阔。智能材料结构系统的研究必将把人类社会文明推向一个新的高度。 关键词：智能材料；压电材料；形状记忆材料；前景 1.智能材料的基本概念及分类 1.1智能材料的基本概念 20世纪80年代中期，人们提出智能材料的概念。智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理一体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料，具有自感知、自诊断、自适应、自修复等功能。 对于智能的定义至今尚无统一的定论，我国科学家认为智能材料是模仿生命系统，能感知环境变化，并能实时地改变自身的一种或多种性能参数，做出所期望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。 1.2智能材料的分类 智能材料按产生方式可分为天然智能材料和人工智能材料。前者主要指有机自然活体，比如肌肉、骨骼等，而后者是人为制造的具有智能功能的材料，因其中大部分受前者的启发而产生，故又称生物拟态材料。 智能材料按驱动方式可分为嵌入式智能材料（主动式智能材料）和本身具有一定智能的被动式智能材料。前者可以通过改变反馈系统，使其优化反应，能够随不同的条件做出不同的反应，还能够随时间发生变化，因而更加灵活机动，并为今后进一步发展成具有学习和预见能力的材料，促进智能材料向更高级阶段发展奠定了基础。【1】后者是某些材料结构本身具有随环境、时间改变的性能，例如变色太阳镜等。 2.智能材料的最新进展 2.1压电材料 压电材料是能够实现机械能与电能之间相互转换且具备压电效应的一类电
多肽类药物研究及应用进展 内容摘要：多肽是一类在氨基酸构成及其连接方式上与蛋白质相同,但在某些性质方面又有别于蛋白质的物 质,如其空间结构较简单、免疫原性较低或无免疫原性、生理活性强等。但多肽类物质自身固有的特点，如口服利用率较低、酶 降解性高以及半衰期极短等，使其作为药物开发应用受到诸多的局限。而导致多肽类药物不稳定的一个重要原因就是多肽特殊的分子结构。 本文重点从分子结构改造方面对多肽类药物的研究进展做一综述。 关键词：多肽药物结构改造化学修饰基因工程环肽 多肽作为药物，具有生理活性强、免疫原性低、疗效高等诸多优点，随着生物技术的不断发展，其在人类疾病治疗中的地位也日趋重要，目前已成为国际药学界研究的热点之一。但多肽类物质自身固有的特点，如口服利用率较低、酶降解性高以及半衰期极短等，使其作为药物开发应用受到诸多的局限。而导致多肽类药物不稳定的一个重要原因就是多肽特殊的分子结构，其中多肽主链氨基酸的降解和侧链氨基酸残基的结构变化是多肽结构不稳定的主要原因，因此从多肽类药物本身的分子结构进行改造，是改变其理化性质和药代动力学性质的根本。本文拟重点从分子结构改造方面对多肽类药物的研究进展做一综述。 1 化学修饰 化学修饰不仅是多肽类药物定向改造、提高稳定性的有力工具，也是研究多肽结构与功能的一种重要手段。对多肽的主链基团和侧链基团都可以进行化学修饰。主链基团修饰包括氨基酸肽链的延长、切除及氨基酸定位突变等；侧链基团修饰主要集中于氨基、巯基和羧基上。修饰剂主要有葡聚糖、多聚唾液酸、聚乙二醇、四硝基乙烷等。根据修饰剂与 多肽之间反应的性质，修饰反应可分为糖基化反应、酯化反应、酰化反应、取代反应、磷酸化反应、烷基化反应、氧化还原反应等。由于烷基化反应和氧化还原反应对多肽的活性影响较大，实际应用较少，而磷酸化反应对多肽稳定性的影响意义不大。现主要对前 4 种修饰反应进行重点介绍。 1.1 糖基化反应 糖基化是指多肽的氨基和单糖还原端的羰基在温和的条件下经过一系列变化成为较稳定的糖肽的过程，是一种较为理想的稳定多肽类药物的方式，糖链的存在及其结构的可变性、复杂性和多样性直接影响着糖肽在组织中的降解和在体内的寿命[1]，也使得糖肽成为药学研究的新热点。脑内的亮氨酸脑啡肽可特异性地与阿片受体结合，在机体内起着调控痛觉感受并调节心血管与胃肠功能的作用，但半衰期短。 1.2 酯化反应 酯化是指多肽的羧基和醇羟基形成较稳定的酯类化合物的反应。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）是常用的酯化反应试剂，是一种线性、亲水、灵活而不带电的高分子聚合物。通常选择相对分子质量大于10 000 的PEG 在温和的条件下对多肽进行修饰，选择合适的修饰类型、修饰程度以及修饰位点有利于改善多肽类药物的活性并提高其稳定性。目前已有不少经PEG 修饰的多肽类药物如PEG-IL-2[2]、PEG-水蛭素[3]等已进入临床试验阶段。 1.3 酰化反应
各专业全套优秀毕业设计图纸 目录 0 引言 (2) 1 智能材料结构的研究现状 (3) 1.1 智能传感技术 (3) 1.2智能驱动技术 (4) 1.3智能控制技术 (6) 1.4智能信息处理与传输 (6) 2 常用制备方法 (8) 2. 1 物理气相沉积法 (8) 2. 2 喷涂法 (8) 2. 3烧结法 (8) 2. 4 注射成型法 (8) 2.5创构智能材料的物理新技术 (8) 3智能材料的应用领域 (9) 3.1军事领域中的应用 (9) 3.2医学领域中的应用 (11) 3.3建筑领域的应用 (13) 3.4智能服装和纺织品领域的应用 (13) 3.5 未来热点应用 (14) 3 结束语 (15) 参考文献 (15)
智能材料研究进展及应用 侯博 材料与化工学院材料科学与工程 摘要：智能材料是广受瞩目的新兴材料科学门类,经过几十年的发展，已日趋成熟,必将逐渐深入到人类生活之中，且越来越多地影响乃至大范围地改变人们的生活方式。本文介绍了智能材料的基本构成和分类，对对智能材料结构的研究现状进行了阐述，并简单介绍了一些常用的制备方法，概述了其应用，探讨了其研究价值和广阔的发展应用前景。 关键词：智能材料智能传感技术智能驱动技术智能控制技术智能信息处理与传输 0 引言 材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基础，是人类进步的里程碑。随着科技的发展，特别是20世纪80年代以来，现代航天、航空、电子、机械等高技术领域取得了飞速的发展，人们对所使用的材料提出了越来越高的要求，传统的结构材料或功能材料已不能满足这些技术的要求，材料科学的发展由传统单一的仅具有承载能力的结构材料或功能材料，向多功能化、智能化的结构材料发展。20世纪80年代末期，受到自然界生物具备的某些能力的启发，美国和日本科学家首先将智能概念引入材料和结构领域，提出了智能材料结构的新概念。 智能材料结构又称机敏结构(Smart/Intelligent Materials and Structures)，泛指将传感元件、驱动元件以及有关的信号处理和控制电路集成在材料结构中，通过机、热、光、化、电、磁等激励和控制，不仅具有承受载荷的能力，而且具有识别、分析、处理及控制等多种功能，能进行自诊断、自适应、自学习、自修复的材料结构。智能材料结构是一门交叉的前沿学科，所涉及的专业领域非常广泛，如:力学、材料科学、物理学、生物学、电子学、控制科学、计算机科学与技术等，目前各国都有一大批各学科的专家和学者正积极致力于发展这一学科[1]。当
水凝胶的制备及其应用进展 摘要水凝胶是一类具有广泛应用的聚合物材料，它在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。由于其特殊的结构和性能，水凝胶自人们发现以来，一直被人们广为研究。本文综述了近些年国内外在水凝胶制备和在生物医药、环境保护等方面的一些研究进展，并对水凝胶的应用前景做了一些展望。 关键词水凝胶药物释放壳聚糖染料吸附 凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro-gel)、醇凝胶(alcogel)和气凝胶(aerogel)等。水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。[1]正因为水凝胶的这种特性，水凝胶能够对外界环境，如温度、pH、电场、磁场等条件变化做出响应。近年来，对水凝胶的研究逐渐深入。水凝胶的应用也越来越广泛，不仅在载药缓释、环境保护方面有很大用途，而且在喷墨打印等方面也有越来越大的作用。 一、水凝胶的制备 （一）PVA水凝胶的制备 上世纪50年代,日本科学家曾根康夫最早注意到聚乙烯醇(PVA)水溶液的凝胶化现象。由于PVA水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高机械强度)、高吸水量和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。PVA水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛[2]。 龚桂胜，钟玉鹏[3]等人利用冷冻-解冻法制备了不同类型高浓度聚乙烯醇（PVA）水凝胶，研究了PVA水凝胶的溶胀率、拉伸强度和流变特性。他们发现不同类型的高浓度 PVA 水凝胶的力学性能相差较大，高分子量的 PVA 水凝胶的拉伸强度较低；这与低浓度的水凝胶相反。徐冰函[4]首先制备PVA水凝胶，再以PVA 水凝胶作为载体利用反复冷冻的方法成功制备含有二甲基砜的PVA水凝胶。实验制备的MSM/PVA水凝胶具有优良的理化性能，并且可以用于人工敷料的制备。同时研究发现，二甲基矾在PVA水凝胶内缓慢释放,24h后释放量可达55%以上。体外细胞实验证明MSM/PVA水凝胶对细胞无毒副作用,对细胞增殖具有促进作用,其中以1%MSM用VA对细胞的增殖能力最强。
智能材料设计技术及应用研究进展Design Technology and Application Advance of Intelligent Material 中国兵器工业集团第五三研究所 刘俊聪 王丹勇 李树虎 秦贞明 贾华敏 [摘要] 综述了智能材料的智能传感技术、智能驱动技术、智能控制技术3种关键设计技术，形状记忆材料、压电材料、智能高分子3种基础智能材料以及在船舶、电子、航空航天、土木工程等领域的应用进展，并对其未来技术发展进行了展望。 关键词:智能材料设计技术应用进展材料 [ABSTRACT] Three design technologies, for ex-ample, intelligent censoring technology, intelligent driving technology and intelligent controlling technology and three basic intelligent materials, for example, shape memory al-loy (SMA), piezoelectric material and intelligent polymers are summarized. And then its applications in boating, elec-trics, aerospace, civil engineering are introduced. Finally, the future development of intelligent materials’ design technology is prospected. Keywords: Intelligent material Design technol-ogy Application Advance Materials 20世纪80年代中期，人们提出了智能材料的概念，智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料[1]。目前的文献中智能材料也被称为机敏材料、机敏结构、自适应结构、智能材料、智能结构，这些概念至今在国内外的文献中没有统一的定论，关于“机敏”和“智能”，不少文献也进行了说明[2-3]。 智能材料是一种能够判断、处理从自身表层或内部获取的关于环境条件及变化的信息并做出反应、以改变自身结构与功能，使其很好地与外界协调的、具有自适应性的材料系统[4]。 智能材料的基础是功能材料，功能材料通常可分为两大类，一类被称为驱动材料，它可以根据温度、电场或磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、阻尼、内耗或结构等，因而对环境具有自适应性功能，可用来制成各种执行器；另一类被称为感知材料，它对来自外界或内部的刺激强度及变化（如应力、应变、热、光、电、磁、化学和辐射等）具有感知，可用来做成各种传感器， 同时具有敏感材料与驱动材料特征的材料，被称为机敏材料。 智能材料在通常情况下不是单一材料，而是由多种材料系统组元通过有机的、紧密或严格的科学组装的一体化系统，是敏感材料、驱动材料和控制材料（系统）的有机结合。智能材料在促进航空航天领域的快速发展方面发挥着愈来愈重要的作用。 1 智能材料设计关键技术 1.1 智能传感技术 智能传感技术是实现智能结构实时、在线和动态检测的基础，其中用于感受周围环境变化以实现传感的一类功能元件叫传感元件，它相当于人的神经系统，通过埋入或粘结于主题材料内部或表面的传感元件能够有效地将所感受的物理量（如力、声、光、电、磁、热等）的变化转换成另一种物理量（如电、光的变化），它是结构实现智能化的基础元件之一。智能结构中的传感元件应满足如下要求：（1）厚度薄，尺寸小，不影响结构外形；（2）与主体材料相容性好，埋入后对原结构强度影响小；（3）性能稳定可靠，传感信号覆盖面宽，电磁兼容性好，抗干扰能力强[5]。 传感元件犹如一种感应器，可以感知外界信息的变化，进而将信息记录并传给材料，同时发出感应。故而，智能传感技术是智能材料发展的一项重要技术。 1.2 智能驱动技术 驱动技术包括驱动元件、激励和控制方式等，是智能结构实现形状或力学性能自适应变化的核心问题，也是困扰结构自适应的一个“瓶颈”。其中，驱动元件是使结构自身适应其环境的一类功能元件，它像人的肌肉，可改变结构的形状、刚度、位置、固有频率、阻尼、摩擦阻力、流体流动速率、温度、电场及磁场等。驱动元件是自适应结构区别于普通结构的根本特征，也是自适应结构从初级形态走向高级形态的关键。对驱动元件的要求如下：（1）与主体材料相容性好，具有较高的结合强度；（2）本身具有较好的机械性能，如弹性模量大、静强度和疲劳强度高、抗冲击等；（3）频率响应宽，响应速度快，激励后的变形量和驱动力大，且易于控制[5]。