水凝胶的研究与应用

第４０卷第１０期　

２０１２年５月　广州化工　

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．１０　

Ｍａｖ．２０１２　

水凝胶的制备及应用研究木　

顾雪梅，安燕，殷雅婷，张玉星　

（贵州大学化学与化工学院，贵州　贵阳５５０００３）　

摘　要：水凝胶是一种具有三维网络结构的新型功能高分子材料，以其含水量高、溶胀快、具有良好的生物相容性、对外界刺激　

具有良好的响应性等被广泛应用于很多领域，具有广阔的应用和发展前景。本文重点介绍了近年来水凝胶的制备方法，同时综合介　

绍了水凝胶在医药、工农业等领域的应用，并对其未来的发展进行了展望。　

关键词：水凝胶；高分子聚合物；制备；应用　

中图分类号：０６４８．１７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１２）１０—００１１—０４　

Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｇｅｌ　

ＧＵ　Ｘｕｅ—ｍｅｉ，ＡＮ　Ｙａｈ，ＹＩＮ　Ｙａ—ｔｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕ—ｘｉｎ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ　Ｇｕｉｚｈｏｕ５５０００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒｏｇｅｌ　ｗａｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　ｎｅｗ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｗｉｔｈ　

ｇｏｏｄ　ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｇｏｏｄ　ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｓｔｉｍｕｌａｔｅｓ，ｗａｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｍｅｄｉｃｉｎｅ，　

ｅｔｃ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｇｅｌ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｎｄ　ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｗｅｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｕ。　

科技与创新┃ScienceandTechnology&Innovation

·150·2020年第03期

文章编号：2095－6835（2020）03－0150－03

基于壳聚糖水凝胶的研究进展及其应用＊

赵奎，梁旭华，李星元

（商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000）

摘要：由于壳聚糖水凝胶具有低毒性、高生物相容性、高机械强度等优点，在药物缓释材料、组织工程支架、

医用敷料等领域具有良好的应用前景。总结了壳聚糖水凝胶的最新研究进展，系统概括了其制备方法，介绍了其

在药物控释、创伤敷料、组织工程材料、高效吸附等方面的应用以及新型智能壳聚糖基水凝胶的研究现状。同时，

对壳聚糖水凝胶所面临的挑战和应用前景进行了总结和展望，以期为壳聚糖水凝胶的深入研究提供参考。关键词：壳聚糖；水凝胶；甲壳素；纤维素

中图分类号：TQ427.26文献标识码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2020.03.067

1引言

壳聚糖来源于甲壳素，是由甲壳素上的氨基脱乙酰化后

得到的。人们采用的方法是从自然界昆虫的外壳中提取，壳

聚糖广泛存在于自然界中，作为天然的大分子物质在生物体

内可自然降解，其含量仅次于纤维素居第二。良好的生物相

容性是其作为生物医药材料的主要原因；同时，良好的可生

物降解性，不会对环境造成污染，可回收反复使用也是其应

用广泛的另一主要原因。

水凝胶是由水溶性高分子经过交联后形成的，交联网络

结构带有强亲水基团，在水凝胶遇水时溶胀，并能够吸收自

身质量成百上千倍的水分，同时，保持大量水分而又不溶解

于水，能够保持良好的稳定性，是很好的吸水材料。水凝胶

具有良好的塑性能力，质地柔软，与活体组织质感相近，在

生化性质上更类似于细胞外基质，相比其他人的合成生物材

料而言，它更接近于生物体组织结构。由于其特殊的结构和

良好的生物相容性能，可广泛应用于药物递送系统、伤口敷

料、组织修复及体内植入材料等[1]。2壳聚糖水凝胶的制备

壳聚糖水凝胶可通过物理交联或化学交联法制备而成，

第４２卷第４期　２０１６￣１ｚ４月　研究与开发　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　化工设计通讯　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　

高分子水凝胶研究　

王市伟，张蔽烧，庞文博　

（郑州大学力学与工程科学学院，郑州４５０００１）　

摘要：水凝胶是一类具有广泛应用前景的高分子网络体系。高分子水凝胶的分类以及典型代表为出发点对研究现状进行　了介绍，探讨了高分子水凝胶的发展趋势。　关键词：水凝胶；高分子；结构与性能　中图分类号：ＴＢ３２４　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００３—６４９０（２０１６）Ｏ４＿０１５２－０１　

Ｈｙｄｒｏｇｅｌ　Ｓｔｕｄｙ　

Ｗａｎｇ　Ｓｈｉ—ｗｅｉ，Ｚｈａｎｇ　Ｙａｎ—ｋｕｎ，Ｐａｎｇ　Ｗｅｎ—ｂｏ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｇｅｌ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｓ　ａ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｂｒｏａｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．Ｈｙｄｒｏｇｅｌ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｙｐｉｃａｌ　ａｓ　ａ　ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｆｏｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆｐｏｌｙｍｅｒ　ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｇｅｌ；ｐｏｌｙｍｅｒ：ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　

高分子水凝胶是高分子链之问以化学键或物理作用力形　成的一种三维网络结构，这种结构能吸收一定量的溶剂而使　

高分子网络溶胀而不被溶解。对于外界环境（如ＤＨ值、温度、　

电场、介质、光、磁场等）的微小刺激，高分子水凝胶的形状、　力学、光学、渗透速率以及识别性等性能都会发生明显的改变。　

根据高分子水凝胶形成材料的差异，可分为合成高分子　水凝胶和天然高分子水凝胶两类。通过合成的方法可以更加　有效的调控水凝胶内部的结构与性能，从而使得合成高分子　

基于水凝胶材料的传感器研究与应用

水凝胶材料是一种具有特殊性质和广泛应用的材料，它可以被看作是一种高分子材料，具有半固态和液态的结构。随着生物技术和传感技术的不断发展，水凝胶材料的应用越来越广泛，尤其是在传感器领域。本文将介绍基于水凝胶材料的传感器研究与应用。

一、水凝胶材料的基本结构和性质

水凝胶材料最显著的特征是其具有半固态和液态的结构，这种结构使得它具有许多特殊性质。与普通固态材料不同，水凝胶材料可以吸收大量的水分，形成一种水凝胶状的物质。当遇到温度、电场、光、压力等外界刺激时，水凝胶材料的结构会发生变化，导致其性质发生变化，这种反应被称为“智能响应”。因此，水凝胶材料被广泛应用于传感器领域，可以用来检测温度、湿度、压力、光照强度、PH值等。

二、基于水凝胶材料的温度传感器

水凝胶材料中的分子可以在不同温度下自由移动，因此温度对其内部结构的影响非常大。在水凝胶材料中加入温度敏感物质可以引起其结构的变化，从而产生电学、光学、机械等信号，用于检测温度。基于水凝胶材料的温度传感器在环保、工业、医疗、航空等领域有广泛的应用。例如，在飞机引擎的温度监控中，使用基于水凝胶材料的温度传感器可以实时监测引擎的温度，避免航空事故的发生。

三、基于水凝胶材料的湿度传感器

水凝胶材料对水分具有很强的吸附能力，因此用于湿度传感器非常合适。与传统的湿度传感器相比，基于水凝胶材料的湿度传感器具有更高的灵敏度和更广泛的应用范围。在环保领域，基于水凝胶材料的湿度传感器可以用来检测土壤湿度、空气湿度等，有力地促进了环境监测工作。

四、基于水凝胶材料的压力传感器

水凝胶材料在承受外力时会发生弹性形变，这种形变被称为压电效应。因此，基于水凝胶材料的压力传感器可以通过检测水凝胶材料的压电效应来测量压力。由于水凝胶材料具有高的灵敏度和稳定性，基于水凝胶材料的压力传感器成为医疗、机械、汽车等领域的必备技术。

五、基于水凝胶材料的PH传感器