水溶性壳聚糖光聚合水凝胶的制备研究

目 录中文论著摘要 (1)英文论著摘要 (4)英文缩略语表 (8)第一章 前 言 (9)一、课题研究背景 (9)二、研究内容 (12)三、本文研究目的与意义 (14)第二章 壳聚糖纳米粒水凝胶的制备及工艺优化 (15)一、实验仪器与材料 (15)二、实验方法 (16)三、实验结果 (20)四、讨论 (25)五、小结 (25)第三章 壳聚糖纳米粒水凝胶的表征及抗菌性能研究 (27)一、实验仪器与材料 (27)二、实验方法 (28)三、实验结果 (30)四、讨论 (34)五、小结 (34)第四章 壳聚糖纳米粒水凝胶促伤口愈合的细胞学评价 (36)一、实验仪器与材料 (36)二、实验方法 (37)三、实验结果 (42)四、讨论 (47)五、小结 (48)第五章 壳聚糖纳米粒水凝胶促伤口愈合药效学研究 (49)一、实验仪器与材料 (49)二、实验方法 (49)三、实验结果 (50)四、讨论 (53)五、小结 (53)第六章 结 论 (55)参考文献 (56)在学期间科研成绩 (61)致谢 (62)个人简介 (63)·中文论著摘要·壳聚糖纳米粒水凝胶的制备及其对皮肤伤口修复的研究目的临床上创面感染大多采用抗生素，抗菌药物，造成感染难以控制，并且没有促进伤口愈合的功能，而一般用于伤口愈合的敷料并不具备抗菌能力，所以一种具备优良抗菌效果的促伤口愈合敷料显得尤为重要。

本课题的目的是以壳聚糖纳米粒（CS NPs）和海藻酸钠为原料制备一种促进伤口愈合的抗菌敷料。

通过抗菌实验、细胞学实验以及药效学实验对此敷料的抗菌以及促进伤口愈合效果和机制进行研究。

方法以壳聚糖、多聚磷酸钠为原料，采用离子交联法制备壳聚糖纳米粒，以海藻酸钠、壳聚糖纳米粒、氯化钙为原料，制备壳聚糖纳米粒水凝胶（CS NPs loaded CaAlg hydrogel），并根据壳聚糖纳米粒释放情况进行处方优化。

采用扫描电镜、红外光谱扫描，流变学分析、溶胀率，对其表面形貌、结构、流变学性能进行表征，通过细菌实验，探究该敷料的抗菌效果及机制。

此外，通过基因工程和细胞工程技术，可以进一步提高聚谷氨酸水凝胶的制备 效率和生物活性，使其在化妆品领域具有更广泛的应用前景。总之，聚谷氨酸 水凝胶在未来的研究中具有广阔的发展前景，将会在更多领域得到应用并造福 人类。
结论
本次演示介绍了聚谷氨酸水凝胶的制备方法、应用领域及未来发展前景。聚谷 氨酸水凝胶作为一种具有广泛应用前景的生物材料，具有优异的生物相容性和 生物降解性，可用于组织工程、药物释放和化妆品等领域。通过调节其物理化 学性质和加入生物活性分子，可以进一步拓展其应用范围和改善其性能。未来， 聚谷氨酸水凝胶将在更多领域得到应用并造福人类。
4、将透析后的凝胶溶液置于冷 冻干燥机中进行热和冷却过程中的温度变化，可以评估其 热稳定性。
2、硬度：通过测定水凝胶的压缩强度和硬度，可以评估其机械性能。
3、孔径：采用显微镜观察水凝胶的内部结构，并测量孔径大小及其分布情况。
4、生物相容性：通过细胞培养实验，观察水凝胶对细胞生长和增殖的影响， 以评估其生物相容性。
3.化妆品
聚谷氨酸水凝胶在化妆品领域也表现出良好的应用前景。由于其具有保湿、抗 皱、抗衰老等功效，可以作为化妆品添加剂用于护肤、护发等产品中。同时， 聚谷氨酸水凝胶还能够促进皮肤表面坏死的角质层不断更新，提高皮肤的保水 能力和光泽度，因此在化妆品领域具有广泛的应用价值。
展望
随着生物医学技术的不断发展，聚谷氨酸水凝胶作为一种具有广泛应用前景的 生物材料，未来将在更多领域得到应用。尤其是在组织工程和药物释放领域， 通过进一步研究聚谷氨酸水凝胶的物理化学性质和生物相容性，有望在再生医 学、癌症治疗和抗菌等方面取得更大的突破。
1、按照一定的配比将壳聚糖溶液和多巴胺溶液混合，加入交联剂和引发剂。
2、将混合液在适宜的温度下进行交联反应，通过调节温度和反应时间来控制 反应程度。

pH敏感性壳聚糖/海藻酸钠水凝胶的制备及其性能研究【摘要】目的制备壳聚糖/海藻酸钠硝苯地平水凝胶，考察不同浓度和比例的壳聚糖和海藻酸钠对药物的缓释作用，并考察水凝胶的pH敏感性。

方法采用复凝聚法制备硝苯地平水凝胶，通过改变辅料的浓度来考察其对硝苯地平的缓释作用，用正交试验优选最佳工艺；用转蓝法研究所制水凝胶的释放度，通过改变释放介质的pH值,考察该缓释药物对pH的敏感性。

结果壳聚糖浓度为0.4%、海藻酸钠浓度为1.5%、搅拌速度为160r/min、壳聚糖溶液和海藻酸钠溶液的体积比为6：1时为最佳工艺。

硝苯地平水凝胶在人工胃液中几乎不溶解，在人工肠液中4h内完全溶解。

结论硝苯地平水凝胶具有明显的缓释作用和较强的pH敏感性。

【关键词】 pH敏感性；硝苯地平；壳聚糖；海藻酸钠；释放度【Abstract】 Objective To prepare chitosan-sodium alginate hydrogels containing nifedipine. pH-sensitive beheviour of hydrogels in different pH medium was investigated.Methods To prepare sustained-release hydrogels of nifedipine with complex coacervation,the sustained release effect of hydrogels on nifedipine was studied by altering the concentration of chitosan and sodium alginate in the course of hydrogel preparation.Meanwhile,the dissolution rate of the prepared hydrogels was determined, and pH-sensitive beheviour in different pH medium was investigated.Results Sustained-release hydrogels containing nifedipine don’t dissociate in simulatedgastric fluid,but in simulated intestinal fluid nifedipine dissociate completely in four hours.Conclusion The dissolution rate of the hydrogels was slower compared with the common tablets,and the hydrogels shows pH sensibility.【Key words】 pH-sensitive ；nifedipine； chitosan（chitin）；sodium alginate ；dissolution rate智能药物是利用高分子智能载体制备而成的，通过系统协调材料内部的各种功能，对环境可感知且可响应，它能对周围环境的刺激因素，如温度、pＨ值、离子、电场、磁场、溶剂、反应物、光或应力等做出有效响应并且自身性质也随之发生变化，能够达到定量、定时、定位靶向、高效、低毒，其释药行为与人体生理环境和相关病理要求一致的智能化效果，解决了常规片剂、胶囊、注射剂等药物不能按疾病本身要求释放药物且不良反应多的缺陷，降低药物毒副作用，使临床用药更科学、合理，达到了治疗疾病时用药的智能化和按需释放药物，减少给药次数，避免重复给药和盲目用药给患者带来的损伤，减轻患者的经济负担。

水凝胶的合成方法
水凝胶的合成方法有很多种，主要包括以下几种：
1. 自由基聚合法：将水溶性单体和交联剂加入水溶液中，加入引发剂后通过自由基聚合反应形成水凝胶。

2. 温度敏感法：将温敏性单体和交联剂加入水中，在一定温度范围内形成水凝胶。

3. 离子交换法：将有机或无机多价阴离子加入水溶液中与阳离子聚合物反应，形成交联结构。

4. 微乳化法：将单体和交联剂加入含有表面活性剂的水相中，在微乳液中反应形成水凝胶。

5. 光聚合法：将光敏单体和光引发剂加入水溶液中，通过光聚合反应形成水凝胶。

这些方法各有优缺点，选择合适的合成方法需要根据材料的特点和使用情况进行综合考虑。

水凝胶的制备原理水凝胶是一种具有三维网状结构的高分子材料，其制备原理主要通过聚合反应实现。

水凝胶具有较强的吸水性能和保水性能，被广泛应用于医药、农业、环境保护等领域。

本文将详细介绍水凝胶的制备原理及其应用。

一、水凝胶的制备原理水凝胶的制备原理主要涉及两个关键步骤：单体聚合和交联反应。

1. 单体聚合单体聚合是水凝胶制备的第一步。

单体是指能够进行聚合反应形成高分子聚合物的物质。

常见的单体有丙烯酸、丙烯酰胺等。

单体在适当的反应条件下，如温度、催化剂等的作用下，发生聚合反应，形成线性高分子链。

2. 交联反应交联反应是水凝胶制备的关键步骤。

交联是指将线性高分子链通过化学键或物理结构连接在一起，形成三维网状结构。

交联可以增强水凝胶的稳定性和力学性能。

交联反应可以通过多种方法实现，如化学交联、物理交联等。

化学交联是指在单体聚合的同时引入交联剂，交联剂与单体发生反应，形成化学键连接。

常见的交联剂有甲醛、甲基丙烯酸酯等。

化学交联反应需要适当的温度和时间来控制交联程度。

物理交联是指通过物理相互作用力将线性高分子链连接在一起，形成物理结构。

常见的物理交联方法有冷冻干燥、热凝胶等。

物理交联反应相对简单，但其稳定性和力学性能较差。

二、水凝胶的应用水凝胶具有良好的吸水性能和保水性能，被广泛应用于各个领域。

1. 医药领域水凝胶在医药领域有着重要的应用。

例如，水凝胶可以用作口腔粘膜贴剂，可以在口腔黏膜上形成保护性薄膜，具有缓解疼痛、促进伤口愈合等作用。

此外，水凝胶还可以用于制备人工角膜、人工关节等医疗器械。

2. 农业领域水凝胶在农业领域有着广泛的应用。

水凝胶可以增加土壤保水性能，提高土壤肥力，促进植物生长。

此外，水凝胶还可以用于植物保护剂的载体，提高植物保护剂的利用率和效果。

3. 环境保护领域水凝胶在环境保护领域有着重要的应用。

例如，水凝胶可以用于污水处理，吸附和分解有机污染物。

此外，水凝胶还可以用于土壤修复，吸附和稳定重金属离子，减少土壤污染。

水凝胶的研究进展俊机哥哥0913010407(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，但它汲取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，在水中能够汲取大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶化。

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，水凝胶在溶胀时汲取的水分也就越少。

由于水凝胶外表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；其它，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响。

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。

其它，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 列出了局部单体及交联剂。

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纳电离辐射、紫外照耀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参加少量的交联剂。

的程度以及壳聚糖链上的电荷分布状态的影响，只需较少热量就能交联成三维网络，完成溶液溶胀和体积膨胀．形成凝胶。

如图３曲线所示，图３反应温度对凝胶形成温度的影响４＂Ｃ下反应的溶液在３ＴＣ左右形成凝胶，而在１５＂（２下反应的溶液在３５℃就可形成凝胶。

虽然温度差别不大，但凝胶完全形成所需的时间相差较大（图中未显示），低温下反应的溶液需要将近１小时才完全形成凝胶，而较高温度下反应的只需２０分钟就可形成凝胶。

因而，较高反应温度下配制的凝胶溶液更容易发生相转变形成凝胶。

４．１．４不同酸的影响本实验中所用的ＨＣｌ、ＨＡｃ、Ｌ．谷氨酸和Ｄ．葡萄糖醛酸分别代表无机酸、羧酸、氨基酸和糖醛酸。

不同种类酸的亲水性／疏水性、反应官能团、电离能力不同，因而与壳聚糖链上的官能团发生的反应不同，形成不同的键或分子间作用力。

如图４所示，发现用不同的酸（０．１Ｍ）溶解同一脱乙酰度的壳聚糖形成的溶液粘度也有较大差别，说明酸对分子链的密度、聚合程度有影响。

图中四条曲线并不重叠，表明用不同酸溶解同种壳聚糖得到的溶液粘度不同。

而用不同的酸溶解壳聚糖得到的溶液，在相同条件下凝胶化的过程不同，其中，用Ｈｃｌ配制的壳聚糖容易形成凝胶，而Ｄ．葡萄糖醛酸溶解的壳聚糖则最难形成凝胶，这可能与酸的分子结构有关，酸分子结构不同导致与壳聚糖链作用不同，而形成不同的电荷分布状态。

图４不同的酸和溶液粘度的关系上图是用不同的酸溶解ＤＤＡ不同的壳聚糖，横坐标样品编号１、２、３和４分别表示脱乙酰度７０％、８５％、９０％和９７％的壳聚糖，系列１、２、３和４绘制的曲线分别代表用ＨＣＩ、ＨＡｃ、Ｌ．谷氨酸和Ｄ．葡萄糖醛酸溶解不同ＤＤＡ壳聚糖所得溶液的动力粘度曲线。

横坐标相同的点的壳聚糖ＤＤＡ相同，同一条曲线上的壳聚糖（不同ＤＤＡ）用同一种酸溶解。

图５不同酸对凝胶形成温度的影响如图５所示，不同酸溶解对于形成凝胶的温度和时间都有影响。

图中编号１、２、３和４分别代表ＨＣＩ、ＨＡｔ、Ｌ．谷氨酸和Ｄ．葡萄糖醛酸，浓度均为０．ＩＭ。

封面壳聚糖智能水凝胶作者：吴雪辰罗育阳摘要：壳聚糖智能水凝胶作为一种天然高分子材料，由于其来源于自然而具有的生物可降解性、无毒、来源广泛等优良的性能，近些年已经成为研究的热点。

而智能水凝胶本身对温度、PH、电磁性能等外界刺激能做出迅速的反应同时也收到广泛关注。

结合两者的优点合成的壳聚糖智能水凝胶更是具有了更加突出的优势。

下面从定义、制备以及应用等方面简单的对壳聚糖智能水凝胶最近几年的发展进行浅析。

关键词：壳聚糖，智能水凝胶，壳聚糖智能水凝胶，药物缓释。

1．定义甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键形式联接而成的多糖，是一种天然高分子化合物。

壳聚糖是其乙酰化产物。

壳聚糖与甲壳素结构的差别在于C2位的取代基不同，壳聚糖是氨基（—NH2），而甲壳素是乙酰氨基（—NHCOCH3）。

Fig.1是甲壳素与壳聚糖的化学结构式。

[1]脱乙酰基Fig.1水凝胶或称含水凝胶为亲水性但不溶于水的聚合物, 它们在水中可溶胀至一平衡体积仍能保持其形状。

[2]智能水凝胶一般是有机高分子水凝胶材料，其上的功能基团使水凝胶的吸水量对周围环境敏感如温度、pH、电、光或离子强度等，所以称作“智能”。

[3]壳聚糖分子由于主链或侧链上带有大量的亲水基团和有适当的交联网络结构，所以可形成智能水凝胶。

[4]2．制备（1）壳聚糖壳聚糖可通过天然的甲壳素支链水解直接制得。

（2）智能水凝胶智能水凝胶的制备方法比较复杂，可通过以下方法制得：Ⅰ.水溶性高分子的交联法[5]Ⅱ.接枝共聚法（3）壳聚糖智能水凝胶的制备翟延飞[6]研究认为壳聚糖主链上含有大量的亲水集团，尤其是2位上的氨基常作为交联点，能与甲醛、戊二醛等双官能团交联剂反应，使线性壳聚糖链间由碳氧双键交联成水凝胶。

常用的交联剂有：戊二醛，甲醛，亚甲基二丙烯酰胺，京尼平等，这种方法是化学交联法。

化学交联法制备的凝胶具有以下特点：交联均匀；通过不同的交联剂可以制备不同性质的水凝胶；制备薄膜纤维等形状；适合多糖类、蛋白质等生物天然高分子等。

羟丁基壳聚糖的制备及其水凝胶敏感性（温度/pH）与生物相容性研究壳聚糖是广泛存在于自然界的一种氨基多糖，是甲壳素经脱乙酰基后的产物。

壳聚糖具有许多独特的性质如可生物降解、无毒性、生物相容性以及抗菌性等，在生物医学领域被广泛用作药物释放载体、组织工程支架、伤口敷料等。

但是由于分子链上分布着大量的氨基和羟基，形成分子内和分子间氢键，壳聚糖的结晶度较高、溶解性差，这极大地限制了它的开发和应用。

通过化学改性制备水溶性壳聚糖衍生物是改善壳聚糖性能、拓宽其应用范围的重要途径之一。

本文通过醚化改性方法在壳聚糖分子链上引入羟丁基基团，制备出水溶性良好的壳聚糖衍生物—羟丁基壳聚糖，研究了改性后产物的理化性质、生物活性、水凝胶敏感性、生物相容性以及作为药物缓释载体的可行性，对壳聚糖类产品的潜在应用价值的开发具有重要意义。

本实验以1,2-环氧丁烷在碱性条件下的开环产物为醚化剂，对壳聚糖进行改性反应，制得羟丁基壳聚糖。

探讨了主要反应条件如反应介质、1,2-环氧丁烷用量、反应温度和时间对产物取代度、特性粘度及水溶性的影响。

实验结果表明制备羟丁基壳聚糖的最佳反应条件为壳聚糖1g，10mL50%的NaOH水溶液，N2保护下碱化24h，挤出多余碱液，异丙醇水溶液中分散(异丙醇：水(v:v)=1:1)，1,2-环氧丁烷20mL，60℃反应24h。

元素分析法测定此条件下产物的取代度为1.91。

采用红外光谱、固体13C核磁共振对产物的分子结构进行了表征，证明在壳聚糖分子上成功引入了亲水性的羟丁基基团，取代位置为C6-OH和C2-NH2。

通过多种方法测定合成产物的理化性质，与原料壳聚糖相比，羟丁基壳聚糖具有水溶性好、pH适应范围广、吸湿保湿性强等优点。

研究了羟丁基壳聚糖抑制细胞迁移、免疫活性及抑菌活性。

采用划痕法研究了羟丁基壳聚糖对L929细胞迁移的影响作用，实验由预处理阶段和细胞迁移阶段组成，两个阶段都影响羟丁基壳聚糖对L929细胞迁移的作用。

pH敏感性壳聚糖／聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究第33卷第12期2005年12月化工新型材料NEWCHEMICALMA TERIALSV01.33No.1251?pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究谢云涛宋鹏飞何玉风王荣民(西北师范大学甘肃省高分子材料重点实验室,兰州730070)摘要制备了pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇(CPV A)水凝胶,研究了该水凝胶在室温下不同pH值介质中的溶胀比.发现在酸性溶液中,凝胶的溶胀比远大于在碱性溶液中的溶胀比,且其在不同pH值溶液中具有可逆溶胀一收缩行为,对药物氟哌酸具有缓释效果.关键词pH敏感性,壳聚糖,聚乙烯醇,半互穿聚合物网络,药物释放PreparationandpH-sensitivebeheviourofchitosan-polyvinylpyrrolidonehydrogelsXieY untaoSongPengfeiHeY ufengWangRongmin (KeyLaboratoryofPolymerMaterialsofGansuProvince,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070) AbstractpHsensitivechitosawpolyvinylalcoholhydrogelswereprepared.Theswellingratioofhydrog elsindifferentpHmediumwasinvestigated.Theresultsshowedthattheratioofhydrogelsinacidmediumwer ehigherthantheratioofhydrogelsinbasemedium.Furthermore,Thehydrogelshadgoodswelling-contractingrevers ibilityinthesolutionwhichpHvaluewasalternatelychanged,andcanbeusedasthedrug—releasesupportofnorflox acin.KeywordspH-sensitivity,chitosan,p0lyvinylalcohol,semi-int~etratingnetwork(Semi-IPN),dmgrel ease智能水凝胶属于智能材料,是一类对外界刺激能产生敏感响应性的水凝胶,典型的外界刺激有pH值,温度,电场,磁场,光,特殊物质,溶剂,盐浓度等.根据其特性,智能水凝胶也常被称为刺激响应型水凝胶和敏感型水凝胶.敏感性水凝胶是由高聚物的三维交联网络结构和介质共同组成的多元体系,交联网络上分布着大量亲水基团或可解离性基团,当水凝胶受到外界环境刺激时,凝胶的形状,相,力学,光学,渗透速率,识别性能等随之发生响应,即突跃性变化,并且,随着外界环境刺激因素的可逆变化,水凝胶的突跃性变化也具有可逆性.同时水凝胶还具有生物材料的”软而湿”特点,具有良好的生物相容性,因而在药物释放系统(DDS),仿生材料,化学机械系统等领域有着非常广阔的应用前景[1].敏感性水凝胶可通过单体交联聚合,聚合物交联或载体接枝共聚来制备].本实验利用互穿网络技术合成了pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇(CS-PV A)水凝胶,研究了其pH敏感性和对氟哌酸药物的释放性能..1实验部分1.1试剂和仪器(1)仪器:Alpha-CentauriFT-IR型红外光谱仪(日本岛津),$540一SEM型扫描电镜(日本日立),热分析(DTA_TG)(DuPont1090B型热分析仪),紫外一可见光谱仪(日本日立)UV3400紫外可见分光基金项目:国家自然基金(20274034);西北师范大学青年教师基金(NWNUQN04—27) 作者简介:谢云涛(珀8O～),男,硕士研究生,主要研究方向为环境友好高分子.化工新型材料第33卷光度计,PH~3C型精密pH计(上海精密科学有限公司).(2)试剂:壳聚糖(CS)(浙江玉环县化工厂,分子量:1.5×10,脱乙酰度:939,6),聚乙烯醇(PV A)(佛山市化工实验厂,日本进口分装,Mw—1.0×10),冰乙酸(分析纯),甲醛(37,分析纯),盐酸(分析纯),氢氧化钠(分析纯).1.2水凝胶的制备及其溶胀性能测试1.2.1水凝胶的制备取50mI圆底烧瓶,向其中加入0.5gCS,15mL二次水和2mL冰乙酸(3mol/L),搅拌均匀后,再加入0.3gPV A,搅拌混合均匀,然后抽真空,向其中加入2mL甲醛(37),室温反应24h;成胶后,取出,切成lmm.左右的颗粒,用二次水浸泡,每天换1次水,1周后取出;真空干燥,最后置于干燥器中备用.1.2.2凝胶的溶胀比(SR)测定预先用lmol/L的Na0H溶液和lmol/L的Ha溶液调制溶胀介质,再用分析天平准确称取一定量干凝胶(rn0),放人配置好的溶胀介质中,并保持恒温,达溶胀平衡后称取湿凝胶质量(m),同时测定溶胀介质pH值,则该pH值时凝胶溶胀比SR----m/r~.1.2.3刺激响应性测试先将精确称量的凝胶溶胀,再配制好pH=2和pH=10溶胀介质,交替测定凝胶在这两种介质中的溶胀比,溶胀比测定的具体方法同上,同时记录凝胶在两种介质中的溶胀收缩时间.1.2.4凝胶的药物释放性能测试首先制作标准曲线:精密称取适量的氟哌酸,用二次水溶解并配制其浓度为0.04g/L,再成倍稀释该溶液,用紫外一可见光谱仪分别测定其最大吸收波长处(271.7rim)的吸光度A,以溶液的浓度对吸光度A作图得到标准曲线,标准曲线的线性回归方程为:C(g/L)=O.O129A+O.0006(回归系数rO.9977)(1)向0.SgCS中加入15mL二次水和2mL冰乙酸(3tool/L),搅拌均匀后,先加入0.02g氟哌酸,再加入0.3gPV A,搅拌混合均匀,然后抽真空,向其中加入2mI甲醛(37),室温反应24h,成凝胶后取出,放人释放介质中(预先用磷酸二氢钾和氢氧化钠配制pH=6.86缓冲溶液作为释放介质),恒温37℃,以一定的时间间隔取10mL缓冲液,同时加入10mL恒温37.C新鲜的释放介质,保持释放介质的体积不变;测定取出样在最大吸收波长处的吸光度A,用标准曲线线性回归方程计算释药量.2结果及讨论2.1结构表征2.1.1红外光谱分析CS分子链中含有的氨基,羟基和未脱酰的乙酰氨基,可与PV A中的氧等通过氢键形成配合物(表1),凝胶的IR谱中CS的氨基变形振动峰(1603cm)发生位移,说明两组分已形成氢键配合物.在酸l生条件下,CS与甲醛之间可发生希夫碱反应生成C=N键],因此用甲醛交联CS,可使PV A在交联壳聚糖网络内形成配合物,即半互穿聚合物网络(Semi—IPN)结构.表1pH敏感性C~PV A水凝胶的红外光谱数据(cm) 2.1.2扫描电镜分析图1为凝胶的扫描电镜图.由图1可看出,水凝胶的表面形态为非连续性,说明壳聚糖与聚乙烯醇形成了互穿网络结构.2.1.3DTA—TG分析由CS和C~PV A水凝胶的DTA TG分析中可以发现,纯的CS在237.1～352.7℃之间失重率为83.9,干凝胶在214.5~342.2℃之问失重率为50.6,即凝胶的热稳定性高于纯的CS.一方面可能是由于CS的交联;另一方面说明cS和PV A通图1凝胶的扫描电镜图第12期谢云涛等:pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究过次级价键力(如静电吸引,氢键以及范德华力等等)发生缔合.即在配合物中引入交联,从而使两种高分子在发生缔合的同时形成交联网络.2.2pH敏感性CS-PV A水凝胶性能研究2.2.1CPV A水凝胶的溶胀比图2为C~PV A水凝胶室温下在不同pH介质中的溶胀比.由图可看出,该水凝胶在酸性条件下溶胀,在碱性条件下收缩;pH<5时,凝胶溶胀比急剧升高,最大溶胀比约为100;pH>5时,凝胶溶胀比很小.图2CS-PV A水凝胶室温下在不同pH介质中的溶胀比2.2.2CPV A水凝胶的刺激响应性能图3是C~PV A水凝胶室温下在pH=2和pH=10两种介质中的溶胀收缩曲线.由图可看出,将溶胀的C~PV A凝胶浸入pH一2酸性介质中,随时间的增加,凝胶的体积逐渐增大;再浸入pH—l0碱性介质中,凝胶的体积随时间的增加又逐渐减小,且该过程重复可逆.由此可见,C~PV A凝胶对溶胀介质的pH值变化具有良好的响应性,且这种响应性能可逆.即该凝胶随着介质pH值的可逆变化,其体积产生的明显溶胀收缩过程也是可逆的.图3CS-PV A水凝胶的刺激响应性能2.2.3CPV A水凝胶对氟哌酸的释放性能图4是C~PV A凝胶恒温37.C,在pH6.86的缓冲溶液中对氟哌酸药物的释放性能.由图可看出,8O的释药量是在前2h完成的,随后药物的释放速度变缓,直到lOh后,氟哌酸才几乎全部被释放出,可以看出该水凝胶对药物氟哌酸具有一定的缓释效果.图4CS-PV A凝胶对氟哌酸的释放性能3结论选择无毒,可生物降解的高分子为原料,运用互穿网络技术,合成了pH敏感性C~PV A水凝胶.并研究了该水凝胶的溶胀性能,刺激响应性能和体外药物释放性能.结果表明:该水凝胶在酸性介质中溶胀,在碱性介质中收缩;刺激响应性能好,能够很好的响应外界刺激并显示出明显的体积溶胀收缩;对药物氟哌酸具有一定的缓释效果,释放周期超过lOh,有望作为药物缓释载体.参考文献[1]QiuY ong.Parkkinarr~AdvancedDrugDeliveryReviews, 2001.53(3)}321~339[z]姚康德,彭涛,高伟.EJ].高分子通报,1994,2103~111[3]吴建荣,张倩.EJ].化工新型材料,2005,33(2),52~55[4]GalaevIgorY.Mattiasson13o.EJ].TrendsinBiotechnology, 1999,17(8)l335~340[5]JeongB,GutowskaA.EJ].TrendsinBiotechnology,2002,20 (7)t305~311[6]RaviKumar,MajetiN.V.TrendsinBiotechnolgy,Reactive 8LFunctionalpolymers,2000,46l1～27[7]HoffmanAS,罗毅译.[J].高分子通报,1995,4:245~252[8]刘锋,卓仁禧.[J3.高分子通报.1995.4:205~216[9]HenninkWE,V anNostrumC.F.1J].AdvancedDrugDeliv—cryReviews?2002?54:13~36[1O3Y aoKD.PengT.GossenMFF,eta1.[J].JournalofApplied PolymerScience,1993,48l343~354收稿日期:2005—07-08修稿日期:2005-10一10。

水凝胶的制备及应用进展一、本文概述水凝胶是一种由亲水性聚合物形成的三维网络结构，其能够在水中吸收并保留大量的水分而不溶解。

这种独特的性质使得水凝胶在众多领域具有广泛的应用前景。

本文旨在全面概述水凝胶的制备技术及其在各领域的应用进展。

我们将首先介绍水凝胶的基本概念和性质，然后详细讨论其制备方法，包括物理交联、化学交联和生物交联等。

接着，我们将重点综述水凝胶在生物医学、环境科学、农业和工业等领域的应用情况，并探讨其面临的挑战和未来的发展趋势。

通过本文的阐述，我们期望能为读者提供一个关于水凝胶制备与应用全面而深入的理解，并为其在相关领域的研究和应用提供有益的参考。

二、水凝胶的制备方法水凝胶的制备方法多种多样，这些方法的选择通常取决于所期望的水凝胶性质、应用需求以及可用的原材料。

以下将详细介绍几种常见的水凝胶制备方法。

物理交联法是一种简便且常用的水凝胶制备方法。

该方法主要通过物理相互作用，如氢键、离子键、疏水作用或链缠结等，使高分子链交联形成三维网络结构。

例如，利用聚电解质之间的静电相互作用，可以在水溶液中制备出具有优异溶胀性能和离子敏感性的水凝胶。

化学交联法是通过共价键的形成来实现高分子链之间的交联。

常用的化学交联剂包括丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯等，它们可以通过自由基聚合、缩聚或逐步聚合等方式与高分子链发生反应，形成稳定的交联结构。

化学交联法制备的水凝胶通常具有较高的机械强度和稳定性。

生物交联法利用生物酶或生物分子的催化作用，使高分子链在温和条件下发生特异性反应，形成水凝胶。

例如，利用酶促反应制备的透明质酸水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性，因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。

微凝胶聚合法是一种将单体在微乳液或微悬浮液中进行聚合的方法。

通过控制聚合条件和引发剂用量，可以制备出粒径均结构稳定的微凝胶。

这些微凝胶可以通过进一步的交联或组装形成宏观尺度的水凝胶，具有良好的力学性能和溶胀性能。

辐射交联法利用高能辐射（如紫外线、伽马射线等）引发高分子链之间的交联反应。

水凝胶制备
方案1：壳聚糖水凝胶
工艺流程
壳聚糖（脱乙酰度为90%，相对分子量为100000~300000）溶解于乙酸中，配制成质量分数为1%的壳聚糖溶液。

然后，称取10g过硫酸铵溶解于200ml水中，搅拌，缓慢加入到壳聚糖溶液中。

反应10min，加入34ml丙烯酸搅拌混匀。

称取5gN，N-亚甲基双丙烯酰胺加入到混合溶液中，搅拌使其溶解。

最后，将上述混合溶液用保鲜膜密封后至于气浴恒温震荡60℃，3h。

实验药品
壳聚糖，乙酸，过硫酸铵，丙烯酸，NN-亚甲基双丙烯酰胺实验仪器
烧杯250ml、玻璃棒、磁力搅拌器、天平、量筒
方案2：海藻酸钠水凝胶
工艺流程
直接滴加法：海藻酸钠水溶液中滴加CaCl2，
实验药品
海藻酸钠、CaCl2、CuSO4
实验仪器
烧杯250ml、玻璃棒、磁力搅拌器、天平、量筒注：可加色素做成多种颜色。

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。

水凝胶的制备原理水凝胶是一种具有高度吸水性能的材料，能够迅速吸收和保持大量的水分。

它广泛应用于农业、医疗、环境保护等领域。

水凝胶的制备原理主要包括聚合反应和交联反应两个过程。

聚合反应是水凝胶制备的第一步。

一般而言，聚合反应是通过将单体与引发剂混合在一起，在适当的温度和压力条件下进行。

单体是构成水凝胶的基本单元，可以是丙烯酸、丙烯酰胺等。

引发剂则是引发聚合反应的物质，常见的有过硫酸铵等。

在聚合反应中，引发剂会引发单体之间的共价键形成，从而将单体连接在一起，形成线性聚合物。

交联反应是水凝胶制备的第二步。

在聚合反应形成的线性聚合物中，引入交联剂可以使聚合物之间形成交联结构，从而增加水凝胶的稳定性和强度。

交联剂的选择很重要，常见的有甘油、二甲基亚砜等。

交联反应中，交联剂与线性聚合物之间发生化学反应，形成交联点，使聚合物形成三维网络结构，从而形成水凝胶。

水凝胶的制备原理可以简单概括为聚合反应和交联反应两个过程。

聚合反应通过引发剂引发单体之间的共价键形成，形成线性聚合物；交联反应通过交联剂与线性聚合物之间的化学反应形成交联点，形成三维网络结构。

这样的制备过程能够使水凝胶具有高度吸水性能和稳定性。

水凝胶的制备过程可以通过调整反应条件和改变单体和交联剂的种类来实现对水凝胶性能的调控。

例如，可以通过改变反应温度和压力来调整水凝胶的孔隙结构和物理性能；通过改变单体和交联剂的比例和种类来调整水凝胶的吸水性能和稳定性。

这使得水凝胶在不同领域具有广泛的应用前景。

水凝胶的制备原理主要包括聚合反应和交联反应两个过程。

聚合反应形成线性聚合物，交联反应形成三维网络结构，从而使水凝胶具有高度吸水性能和稳定性。

通过调整反应条件和改变单体和交联剂的种类，可以实现对水凝胶性能的调控。

水凝胶的制备原理为相关领域的研究和应用提供了基础。