可生物降解智能水凝胶的研究进展.

水凝胶贴剂的研究进展及存在的问题1. 引言水凝胶贴剂是一种具有优异吸水性能和粘附性的材料，广泛应用于医疗、化妆品、农业等领域。

随着科技的发展和人们对生活品质要求的提高，对水凝胶贴剂的研究也越来越深入。

本报告旨在全面分析水凝胶贴剂的研究进展，并指出目前存在的问题，以期为相关领域的进一步研究提供参考。

2. 研究目标本次研究旨在探索水凝胶贴剂在吸水性能、粘附性能、可持续性等方面的最新研究进展，并分析目前存在的问题，包括材料成本高昂、生物降解性不足等。

3. 方法为了实现研究目标，我们采取了以下方法：3.1 文献综述通过查阅大量文献资料，包括学术论文、专利文件和技术报告等，收集并整理了关于水凝胶贴剂的研究进展、制备方法和应用领域的相关信息。

3.2 实验分析在实验室中，我们对不同制备方法得到的水凝胶贴剂进行了吸水性能测试、粘附性能测试和可持续性评估。

通过对比不同样品的实验结果，分析水凝胶贴剂在各项性能上的差异。

4. 研究发现4.1 吸水性能目前，水凝胶贴剂在吸水性能方面已经取得了显著进展。

研究人员通过改变材料组分、优化制备工艺等手段，使得水凝胶贴剂的吸水速度和吸水量大幅提高。

同时，一些研究还探索了在特定条件下调控水凝胶贴剂的释放速度，以满足不同应用场景的需求。

4.2 粘附性能水凝胶贴剂作为一种粘附材料，在医疗、化妆品等领域有着广泛应用。

近年来，研究人员致力于提高水凝胶贴剂的粘附力，并改善其与不同基材的相容性。

通过引入新的交联剂、调控材料表面性质等方法，已经取得了一定的突破，使得水凝胶贴剂在粘附性能上更加出色。

4.3 可持续性随着人们对环境保护意识的提高，可持续性成为水凝胶贴剂研究的重要方向。

目前，研究人员致力于开发可生物降解的水凝胶贴剂，以减少对环境造成的影响。

一些研究已经成功地利用天然高分子材料制备了具有良好性能的生物降解水凝胶贴剂，并取得了鼓舞人心的结果。

5. 结论通过对水凝胶贴剂研究进展及存在问题进行深入分析，我们得出以下结论：•水凝胶贴剂在吸水性能、粘附性能和可持续性方面已经取得显著进展。

智能水凝胶作为无土栽培基质研究与应用的发展智能水凝胶是一种可以吸收大量水分并保持稳定的状态的高分子材料。

它具有良好的持水性能和生物降解性，逐渐成为无土栽培领域的重要应用材料。

智能水凝胶作为无土栽培基质的研究与应用，是近年来的研究热点。

相比传统的土壤栽培，无土栽培具有灵活、高效和环保的优势。

无土栽培需要合适的基质来提供植物生长所需的水分、氧气和养分。

智能水凝胶的良好持水性能，使得它成为无土栽培基质的理想选择。

智能水凝胶可以吸收大量的水分，并能将吸收的水分释放给植物。

在无土栽培中，植物的水分需求是不断变化的，因此智能水凝胶能够根据植物的需求释放适量的水分，保持植物的水分平衡。

与传统基质相比，智能水凝胶的水分利用率更高，能够降低水分和养分的浪费。

智能水凝胶还具有良好的生物降解性能，可以在植物生长周期结束后自然降解，不会对环境造成污染。

这与传统基质在使用完之后需要进行处理或更换的情况形成鲜明对比，智能水凝胶的使用不仅更加方便，也更加环保。

在实际应用中，智能水凝胶已经广泛应用于无土栽培蔬菜、花卉和果树的生产中。

它可以与其他基质如气洞质、蛭石等混合使用，形成适合不同植物生长的栽培基质。

通过智能水凝胶的使用，无土栽培可以实现精准供水，提高植物的生长速度和产量，并能够在恶劣环境下进行栽培。

智能水凝胶的研究与应用还存在一些挑战。

智能水凝胶的合成和改性需要不断地进行优化，以提高其水分吸附和释放性能。

智能水凝胶的价格较高，需要进一步降低成本才能广泛应用于农业生产中。

智能水凝胶作为无土栽培基质的研究与应用，为无土栽培提供了更好的解决方案。

它具有良好的持水性能和生物降解性，能够提高植物生长的效率和产量，并且对环境友好。

随着技术的不断进步和研究的深入，相信智能水凝胶在农业生产中的应用前景将更加广阔。

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。

水凝胶降解实验水凝胶降解实验是一种应用广泛的技术，用于研究智能材料在环境中的降解和生物降解的性能。

本文将介绍水凝胶降解实验的方法、影响因素和未来发展方向。

一、实验方法1. 准备实验材料：水凝胶样品、溶液（如酸、碱或酶）。

2. 将水凝胶样品切成小块并称重，记录初始质量。

3. 将水凝胶样品浸泡在溶液中，使其完全浸泡并充分吸收溶液。

4. 将浸泡后的样品放置于一定温度和湿度的环境中，定期取出样品，记录质量变化，直至完全降解。

5. 统计降解时间和降解率，并分析结果。

二、影响因素1. 温度和湿度：温度和湿度是影响水凝胶降解的主要因素。

一般来说，温度越高，水凝胶降解越快；湿度越高，水凝胶吸水性越强，也会加速降解。

2. 溶液性质：水凝胶的化学性质和溶液性质之间的相互作用对降解速率有重要影响。

例如，酸性溶液可以加速水凝胶的降解，而碱性溶液则会减缓降解速率。

3. 水凝胶类型和结构：不同类型和结构的水凝胶对溶液、温度和湿度的响应不同，因此其降解速率也会有所不同。

三、未来发展方向1. 生物降解水凝胶的研究越来越重要，因为它可以减轻环境污染问题。

目前的研究针对生物降解的水凝胶类型、降解速率和机理等方面展开。

2. 研究水凝胶的降解机制和影响因素，进一步探索影响水凝胶降解速率的因素，以便更好地理解水凝胶降解的过程。

3. 建立更加完善的方法和标准，以便更准确、更可靠地研究水凝胶的降解和性能。

综上所述，水凝胶降解实验是一种重要的技术，通过对水凝胶的降解速率和影响因素的研究，可以更好地了解智能材料的性质和应用。

随着研究的深入，相信我们能够更好地应对环境污染问题，使智能材料得到更广泛的应用。

水凝胶研究进展综述
以下是关于水凝胶研究的一些综述性的进展：
水凝胶是一类高度吸水性的材料，其网络结构能够保持大量的水分，并且可以在不失去结构稳定性的情况下释放水分。

这使得水凝胶在许多领域，包括生物医学、药物传递、生物传感、柔性电子学、农业等方面都有着广泛的应用。

以下是一些水凝胶研究领域的进展：
1.合成方法：
•不断有新的合成方法被提出，以实现对水凝胶结构和性质的精确控制。

这包括自组装方法、模板法、交联聚合法等。

2.生物医学应用：
•水凝胶在生物医学领域的应用备受关注。

例如，水凝胶可以用于药物传递、组织工程、创伤敷料、生物传感器等方
面。

其生物相容性和可调节的物理化学性质使得其在医学
领域有着广泛的潜力。

3.柔性电子学：
•水凝胶因其柔软、透明、高吸水性等特性，在柔性电子学领域也得到了广泛关注。

例如，可在水凝胶基底上制备柔
性传感器、可穿戴电子设备等。

4.环境应用：
•在环境保护和农业领域，水凝胶也发挥着作用。

其可以用于水资源的调控、土壤保湿、植物生长的改良等。

5.智能响应性：
•研究者们通过引入响应性物质，使得水凝胶可以对外界刺激（如温度、pH、光照等）做出智能响应。

这为一些可控
释放和刺激响应性的应用提供了新的可能性。

这些领域的研究取得了显著的进展，不断有新的水凝胶材料、结构设计和应用方法涌现。

在不同学科领域的交叉合作下，水凝胶将有望在更多领域发挥其优越性能。

需要注意的是，研究进展可能会随着时间的推移而有所更新，因此建议查阅最新的文献和综述以获取最新信息。

水凝胶应用现状及研究进展作者：杨家杰来源：《西部论丛》2018年第12期摘要：水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。

具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。

是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。

本文主要叙述了水凝胶的研究历史、形成原理、分类、制法，简要介绍了其应用现状，并对展望其研究进展。

关键词：水凝胶高分子材料研究应用一、研究历史1、美国约翰·霍普金斯大学医学院报告称，他们开发出一种新型水凝胶生物材料，在软骨修复手术中将其注入骨骼小洞，能帮助刺激病人骨髓产生干细胞，长出新的软骨。

在临床试验中，新生软骨覆盖率达到86%，术后疼痛也大大减轻。

论文发表在2013年1月9日出版的《科学·转化医学》上。

2、埃里希还说，研究小组正在开发下一代移植材料，水凝胶和黏合剂就是其中之一，二者将被整合为一种材料。

此外，她们还在研究关节润滑和减少发炎的技术。

3、加拿大最新的研究显示，水凝胶（Hydrogel）不仅有利于干细胞（Stem cell）移植，也可加速眼睛与神经损伤的修复。

研究团队指出，像果冻般的水凝胶是干细胞移植的理想介质，可以帮助干细胞在体内存活，修复损伤组织。

4、中国科学院兰州化学物理所研究员周峰课题组利用分子工程，设计制备出一种具有双交联网络的超高强度水凝胶，大大提高了水凝胶的机械性能。

相关研究已发表于《先进材料》。

5、据国外媒体报道，美国加州大学圣迭戈分校的纳米科学工程师日前研发出了一种凝胶，这种凝胶中含有能够吸附细菌毒素的纳米海绵。

这种凝胶有望用于治疗抗药性金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA。

这种细菌产生了对所有青霉素的抗药性，常常被称作“超级细菌”）导致的皮肤和伤口上的感染。

第1篇一、引言智能水凝胶作为一种新型功能材料，近年来在生物医学、化学、材料科学等领域得到了广泛关注。

它具有独特的响应性能，能够在外界刺激下发生体积、形状、溶胀度等可逆变化，从而实现智能控制。

本文对智能水凝胶的研究现状、应用领域及其制备方法进行总结。

二、智能水凝胶的研究现状1. 智能水凝胶的组成智能水凝胶主要由水、聚合物和交联剂组成。

聚合物是智能水凝胶的主要成分，具有亲水性、溶胀性和响应性。

常见的聚合物有聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。

交联剂用于将聚合物分子连接成网络结构，提高水凝胶的力学性能。

2. 智能水凝胶的响应性能智能水凝胶的响应性能主要表现在以下几个方面：（1）温度响应：在温度变化时，智能水凝胶的溶胀度、体积和形状会发生改变。

（2）pH响应：在pH值变化时，智能水凝胶的溶胀度、体积和形状也会发生变化。

（3）离子强度响应：在离子强度变化时，智能水凝胶的溶胀度、体积和形状会发生改变。

（4）光响应：在光照条件下，智能水凝胶的溶胀度、体积和形状会发生改变。

三、智能水凝胶的应用领域1. 生物医学领域：智能水凝胶在生物医学领域具有广泛的应用，如药物缓释、组织工程、生物传感器等。

2. 化学领域：智能水凝胶在化学领域可用于分离、吸附、催化等。

3. 材料科学领域：智能水凝胶在材料科学领域可用于制备智能材料，如智能薄膜、智能纤维等。

四、智能水凝胶的制备方法1. 化学交联法：将聚合物和交联剂混合，通过化学反应形成交联网络结构。

2. 物理交联法：通过物理方法，如光引发、辐射等，使聚合物分子形成交联网络结构。

3. 界面聚合法：在聚合物溶液中加入交联剂，通过界面反应形成交联网络结构。

五、结论智能水凝胶作为一种具有独特响应性能的新型功能材料，在各个领域具有广泛的应用前景。

随着研究的深入，智能水凝胶的性能和应用范围将不断拓展，为人类社会带来更多创新成果。

（注：本文仅为智能水凝胶总结报告的范文，具体内容可根据实际研究情况进行调整。

“智能”⽔凝胶研究进展及其在医药与⽣物⼯程中的应⽤“智能”⽔凝胶研究进展及其在医药与⽣物⼯程中的应⽤第18卷第6期2001年11⽉沈阳药科⼤学JournalofShenyangPharmaceutica1.UniversityV0I_18No.6Nov.2001p.447⽂章编号:1006—2858(2001)06—0447—05"智能"⽔凝胶研究进展及其在医药与⽣物⼯程中的应⽤祁荣何仲贵(沈阳药科⼤学药学院.辽宁沈阳110016)摘要:"智能"⾼分⼦⽔凝胶是⼀娄对T-~ITM界环境傲⼩的物理和化学刺激(如:温度,pH等),其⾃⾝性质会发⽣明显改变的聚合物,具有传感,⽣}理和执⾏功能.本⽂综述了"智能⾼分⼦⽔凝胶的各种类型,研究进展以及它们在医药与⽣物⼯程中的应⽤和良好的发展前景.关键词:"智能"⾼分⼦⽔凝胶;研究进展;应⽤前景中围分类号:R94⽂献标识码:A⽔凝胶可以定义为在⽔中溶胀并保持⼤量⽔分⽽⼜不溶解的聚台物.根据⽔凝胶对外界刺激的应答情况,⽔凝胶可分为两⼤类:(I)"传统"⽔凝胶,这类⽔凝胶对环境的变化不特别敏感;(2)"智能"⽔凝胶.这类⽔凝胶在相当⼴的程度上对于环境微⼩的物理化学刺激,如温度,电场,磁场,光,pH,离⼦强度,压⼒等,能够感知,处理并可作功来响应外界环境刺激.它们这种对环境刺激的响应性使之作为新型功能材料成为当今研究的热点,并⼴泛应⽤于固定化酶,物料萃取,细胞培养, 温敏开关和药物的控制释放等领域.作者对"智能"⽔凝胶近年来的研究情况作了分类综述.I单⼀Ⅱ向应"智能"⽔凝胶I.I温敏性⽔凝胶温敏⽔凝胶通常由N⼀取代的丙烯酰胺AAm和甲基丙烯酰胺(MAAm)或相类似的单体合成. 温敏⽔凝胶溶胀与收缩强烈地依赖于温度,⼀般在低温下溶胀度⾼,在较⾼温度下溶胀度低.然⽽溶胀度随温度的变化并不是连续的,在某⼀温度下凝胶体积会发⽣突然收缩与膨胀,我们将该温度称为相变温度.这⼀温度具有聚合物溶液的下部临界温度(LCST)性质.温敏性⽔凝胶的这⼀特殊性质.我们可⽤于⼤分⼦稀溶液(如蛋⽩质和多糖)的浓缩和分离.在低于相变温度时.在⼤分⼦溶液中的凝胶⼤量吸收⽔份使溶液得以浓缩;将溶胀的凝胶与浓缩液分开,并升温⾄相变温度时.凝胶⼜重新释⽔收缩,从⽽可重复使⽤.此外.还可制成功能膜,⽤于温控药物酶的包埋与固定化酶促反应等.由于⾮离⼦型温敏⽔凝胶聚N⼀异丙基丙烯酰胺(PNIPA)的LCST在32℃左右,且当调节聚合物⾻架中的亲⽔或疏⽔组分时,LCST可以上移或下降.因此PNIPA受到了⼈们的⼴泛重视.⾦曼蓉等…研制了5种聚N⼀烷基丙烯酰胺类温敏凝胶,并系统研究了这些凝胶的温敏相变特性.考察了单体,交联剂浓度对凝胶相变温度的影响.发现凝胶的相变温度随总单体浓度的增加⽽略有提⾼,⽽相变区则随总单体浓度的增加⽽缩⼩.他们以PNIPA凝胶相变特性为基础的凝胶萃取过程对⽜⾎清⽩蛋⽩和兰葡聚糖溶液的浓缩实验表明.凝胶萃取对于浓缩和制各贵重⽣化制品是很有效的.为了增加PNIPA凝胶⽹络的亲⽔性,可在凝胶中引⼊阴离⼦单体,王昌华等【2曾报道含碘酸钾阴离⼦单体的NIPA共聚体凝胶,证明是具有很⼤溶胀⽐的热缩温敏⽔凝胶.瘳叶华等_3使甲基丙烯酸钠与N⼀异丙基丙烯酰胺(NIPA)共聚.得到了性能较好的温敏共聚凝胶P(NIPA—MNa),同其他凝胶溶胀性能⽐较,该温敏凝胶的溶胀性能明显优于其他温敏凝胶.且其相变温度居中,再⽣性能也相当好.具有较⼤实际应⽤价值.含有阳离⼦单体的温敏⽔凝胶研究较少.王昌华等【4报道了含有⼄烯基吡啶盐的阳离⼦NI—PA温敏⽔凝胶的制各.并对其性质进⾏了研究.收稿⽇期:2001—01—26通讯作者:何仲贵,Tel:(024)23843711—3832.沈阳药科⼤学第墙卷发现随阳离⼦单体含量增加,溶胀⽐增加,敏感温度提⾼;凝胶的溶胀⽐随交联剂⽤量增加⽽迅速减⼩.敏感温度改变不⼤.1.2pH敏感⽔凝胶这类⽔凝胶的溶胀或去溶胀是随pH值的变化⽽发⽣变化的.⼀般来说,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(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闻氢键的解离,引起不连续的溶胀体积变化.当酶被固定于⼀种pH敏感的⽔凝胶上时.酶与底物的反应会使⾃⾝环境的pH值发⽣改变,导致凝胶膨胀和收缩的实际上的"刺激"是底物的浓度.这种类型的凝胶能⽤作⽣物传感器或作为⼀种渗透性开关加以应⽤.Horbett等_5报道了⼀种胰岛素的可控释放体系.葡萄糖氧化酶和胰岛素⾸先被包埋在由碱性化合物N,N.⼆甲基⼄醇胺甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸2.羟⼄酯(HEMA)共聚得到的凝胶膜中.葡萄糖扩散到凝胶中与葡萄糖氧化酶发⽣反应⽣成葡萄糖酸,酸使凝胶中的碱性功能团质⼦化.随着反应的进⾏和凝胶中带电位点的增多,静电排斥作⽤使凝胶溶胀,结果增加了膜的渗透性,因此胰岛素可以扩散出来,当不存在葡萄糖时.凝胶则处于不溶胀不渗透状态.此外.DH敏感⽔凝胶还能保护药物不被破坏,并可使药物控制释放.在聚(N.Ⅳ⼀⼆甲基丙烯酸羟⼄酯)与岩藻糖胺中加⼊偶氮芳⾹交联剂. 制备含有5⼀氨基⽔杨酸的pH敏感凝胶,避免了药物在胃及⼩肠中受到破坏.当共聚物被结肠细菌降解后5.氨基⽔杨酸才被释放出来J.Lee等研究了以羟⼄基甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸或马来酸酐合成的pH敏感的⽔凝胶⽤于茶碱,茶丙醇胺和⼼得平盐酸盐的控制释放J.Siegal等_9】研究了从亲⽔性的阳离⼦聚胺共聚物凝胶中释放咖啡因,当pH值降低时,聚合物中的氨基离⼦化,导致凝胶膨胀释放咖啡因.Shah等研究了从聚羟⼄基甲基丙烯酸酯⼀羟基苯⼄烯共聚物凝胶中释放茶碱和抗惊厥药氨甲苯卓,随着羧基基团离⼦化程序的增加药物释放速度加快.当⼝H值为11时,零级释药.1.3电场敏感⽔凝胶1982年.Tanaka_l"发现部分⽔解的聚丙烯酰胺凝胶浸⼊⽔.丙酮溶液中,在接触电场下.凝胶呈现⾮连续的体积变化.当撤除电场后.凝胶可恢复⾄初始状态.从⽽促进了电场驱动的⾼分⼦凝胶的研究进展.电场驱动的药物释放体系可根据电场的开关.⾃动地控制药物释放的通断.载胰岛素的PMMA凝胶对胰岛素的释放受电场开⼀关的控制,具有通断特性,这种凝胶可作为⼀种不带活动部件的可植⼊的胰岛素泵的基础【12].Kv~a[13,14]合成了2.丙烯酰胺⼀2⼀甲基丙磺酸与甲基丙烯酸正丁酯共聚物凝胶.包载带正电荷的依酚氯铵,当外加电场后,带正电荷的溶质与阳极⽔解产⽣的⽔合离⼦交换释药.实现完全的开⼀关控制作⽤.⽤聚⼄烯嘿唑啉与聚甲基丙烯酸制成胰岛素的⾻架型给药系统,在⽣理盐⽔中通电后,近阴极处溶液p}I值增加,⾻架向阴极处释放胰岛素.其释放速度近于恒定[I5l.1.4光敏感⽔凝胶⽔凝胶的光刺激溶胀体积变化是由于聚合物链的光刺激构型的变化.即其光敏性部分经光辐照转变成异构体.这类反应为光异构化反应,⽽其光敏部分即为光敏变⾊分⼦.反应常伴随此类发⾊团物理和化学性质的变化如偶极矩和⼏何结构的改变,这就导致具有发⾊团聚合物性能的改变.在紫外光辐射时,凝胶溶胀增重,⽽膨胀了的凝胶在⿊暗中可退溶胀⾄原来的重量.1.5压敏⽔凝胶1990年Lee等⼈发现了PNIPA凝胶的压⼒敏感性,⾦曼蓉等[16】为了寻找凝胶压敏性与温敏性问的联系对聚Ⅳ.正丙基丙烯酰胺(PNNPA).聚N.N⼀⼆⼄基丙烯酰胺(PND】￡A)及PNIPA3种温敏凝胶溶胀性研究后发现了PNNPA和PNDEA凝胶的压敏性,并发现这3种温敏凝胶的压敏性均是其相转变温度随压⼒改变的结果.凝胶之所以表现出明显的压敏性,⾸先是因为它们具有温敏性,另外还因其相转变温度随压⼒的增加⽽有所升⾼.于是,当温度不变时,如果常压下处于收缩态的凝胶因为压⼒的增加⽽使其所处温度低于相转变温度的话,凝胶将发⽣⼤幅度的溶胀.从⽽证实了凝胶温敏性与压敏性的内在联系.随着"智能"材料研究⼯作的深⼊开展.研究和发展具有双(多)重响应功能的"杂交型""智能"材料已成为这⼀前沿领域的重要发展⽅向.如"温,pH双重敏感凝胶"."温,光敏凝胶","热敏,磁响应性⾼分⼦凝胶微球"等.第6期祁荣等:"智能"⽔凝胶研究进展及其在医药与⽣物⼯程中的应⽤2双重响应"智能"⽔凝胶2.1温度,pH敏感⽔凝胶此类"杂交型"⽔凝胶是近年来研究较多的,为了使⽔凝胶具有⼝H敏感性,需要⽤酸性单体如丙烯酸(AAC),⼆甲基丙烯酸胺基⼄酯(AE—MA)来制备⽔凝胶.因此可以⽤NIP 和AAC(或AEMA)合成兼具pH和温度敏感的⽔凝胶.含有AAC组分的⽔凝胶在酸性条件下处于去溶胀状态.⽽在碱性条件下为溶胀状态.利⽤这个特点,Hoffman等n']将对胃有刺激作⽤的吲哚美⾟药包埋在⼝H和温度敏感⽔凝胶中,在pH1.4(胃液的pH值)时,只有少量药物释放,但在pH7.4(肠液的pH值)时,药物很快释放.因此减少了药物的副作⽤⽽⼜达到了治疗⽬的. 卓仁禧等_l通过共聚得到聚(丙烯酸)⼀CO⼀(丙烯腈)⽔凝胶,它同时具有温度及pH双重敏感特性.通过对这种新型⽔凝胶的性能研究,发现在12℃下,它在不同pH条件下的溶胀率相差很⼤;在较⾼温度下(62℃),其在⽔中的溶胀率随着时阿的延长⽽逐渐增加,⽽在弱碱性和酸性条件下溶胀率变化则不太明显,属于"热胀型"⽔凝胶.李福绵等[]报道了甲基丙烯酸⼀N,N⼀⼆甲氨基⼄酯及其聚合物P(DMAEMA)⽔凝胶的热和DH响应性.表明轻度交联的⽔凝胶的吸⽔倍率随温度升⾼⽽下降,在温度下降后,⽔凝胶吸⽔倍率⼜复增加,且呈现很好的重复性,在碱性中, 随温度上升⽽P(DMAEMA)吸⽔倍率下降,与酸性中相反,交联P(DMAEMA)⽔凝胶随温度的伸缩,随pH值的变化的性质使之有望成为药物吸附,释放的功能材料.⽔凝胶可以由交联的均聚物或共聚物构成,也可以由共混物构成,在后者中包括⼀类特殊的共混物,即⾼分⼦配合物,它是由两种⾼分⼦通过次级价键⼒(如静电相互作⽤,氢键以及范德华⼒等)发⽣缔合⽽构成.通过在配合物体系中引⼊交联,可以使两种⾼分⼦在发⽣缔合的同时分别形成交联⽹络,构成全互穿聚合物⽹络(full—IPN),也可以使⼀种⾼分⼦填充在另⼀种⾼分⼦的交联⽹中.构成半互穿聚合物⽹络(semi—IPN)+IPN内的次级价键可以随环境变化可逆的⽣成或破坏,从⽽导致IPN 的溶胀体积发⽣不连续的变化.由于IPN中各聚合物⽹络具有相对的独⽴性,因此可以以pH敏感的聚合物⽹络为基础,利⽤IPN技术引⼊另⼀种具有温度敏感的聚合物⽹络,制得具有温度及pH双重敏感的IPN型⽔凝胶.同时,由于各聚合物⽹络之间的交织互穿必然会产⽣相互影响,相互作⽤,使各聚合物⽹络之间⼜具有⼀定的依赖性.这种既相互独⽴⼜相互依赖的特性将最终决定IPN⽔凝胶的溶胀性能.卓仁禧等_2.⽤IPN技术合成了温度及pH敏感聚(丙烯酸)/聚(N⼀异丙基丙烯酰胺)⽔凝胶,并对其性能进⾏了研究.其结果表明:这种⽔凝胶在弱碱性条件下的溶胀率远⼤于酸性条件下溶胀率.在酸性条件(pH=1.4,I=0.1)下,随着温度的提⾼,凝胶的溶胀率也随之上升,这与传统温度敏感⽔凝胶的热缩型溶胀性能恰好相反,属于"热胀型"⽔凝胶.这种特性对于⽔凝胶的应⽤,尤其是在药物的控制释放领域中的应⽤具有较重要的意义;在弱碱性条件(pH=7.4,I=0.1)下,当温度在PNIPA⽔凝胶的较低临界溶解温度(LCST,32℃)以下时,其溶胀率随温度的上升⽽上升.当温度达到LCST时,其溶胀率突然急剧下降,并随着温度的上升⽽下降.2.2热,光敏感⽔凝胶以含少量⽆⾊三苯基甲烷氢氧化物或⽆⾊氰化物与⽆⾊⼆(N,N⼀⼆甲基酰替苯胺)⼀4⼀⼄烯基苯基甲烷衍⽣物,丙烯酰胺和N,N.亚甲基.双丙烯酰胺共聚可得光热刺激响应聚合物凝胶_2".其相变机理有两种:⼀是利⽤紫外线的离⼦化,如以热响应性异丙基丙烯酰胺(PIPAAm)和光敏性分⼦合成凝胶,它可藉紫外线⽽电离,引起凝胶溶胀,在32℃凝胶体积相转变,紫外线遮蔽时凝胶可逆地不连续收缩回复.另⼀种机理为光吸收时局部⾼分⼦温度上升,如⽤IPAAm和叶绿酸的⽹络组成凝胶,它可响应可见光产⽣相转变,此时因光照引起⾼分⼦温度上升,呈现凝胶体积收缩的相转变,⽽未光照时凝胶体积在32℃时随温度连续变化【.对含有⽆⾊三苯基甲烷氰基的聚N.异丙基丙烯酰胺凝胶的平衡溶胀体积变化的温度依赖性.表明在⽆紫外线辐照时.30.0"C产⽣连续的体积变化;紫外光辐照时⽆⾊氰基产⽣光离解,凝胶产⽣不连续体积转变,温度由25℃逐渐升⾼,在32.6℃凝胶体积突变减少90%.在此转变温度450沈阳药科⼤学第l8卷以上.凝胶也在31.5℃发⽣不连续溶胀达10倍. 如果将温度固定于32℃,凝胶在紫外线辐照与去除辐照时可起不连续的溶张⼀收缩开关功能. 2.3磁性,热敏⽔凝胶磁性⾼分⼦微球由于其在外加磁场作⽤下简单,快速易⾏的磁分离特性,其在细胞分离,固定化酶,靶向药物等领域的应⽤研究⽇益活跃,并显⽰出较好的应⽤前景.丁⼩斌等采⽤分散聚合法,在醇/⽔体系中,在Fe3.d磁流体存在下,通过苯⼄烯(st)与N异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚,合成出Fe3/P(St—NIPAM)微球+该微球除具有⼀般磁性微球快速,简便的磁分离特性外,同时,还具有热敏特性,使该热敏性磁性微球可望⽤于蛋⽩质和酶的纯化,回收以及酶的固定化等领域.他们将此凝胶微球⽤于⼈⾎清⽩蛋⽩(HAS)的吸附/解吸研究.考察了温度,pH值,蛋⽩质浓度以及保温时间等因素对蛋⽩蛋吸附/解吸的影响,结果显⽰微球对蛋⽩质的吸附/解吸具有明显的温度依赖性;pl-t值增⼤使蛋⽩质的吸附量减⼩;延长保温时间和增⼤蛋⽩质的初始浓度均有利于增加蛋⽩质的吸附量.⽽且微球在分离过程中⽆凝集现象,可循环使⽤_2.其过程如图1所⽰,当温度⾼于LCST时.微球可吸附⼤量蛋⽩质.通过磁分离,将吸附的蛋⽩质在低于LCST的温度下解吸,如此反复,可迅速,⽅便地分离蛋⽩质.2.4pH,离⼦刺激响应⽔凝胶T>LCST.o0oQ…‰./...～o.?ProtEin●.T<LCSTFig.1Proteinseparationschemeforthermo~emitivemag' nelkp~tieles(TMP)李⽂俊等[]以天然⾼分⼦甲壳素的脱⼄酰基产物壳聚糖(cs)以及聚丙烯酸(PAA)为原料,制成了⼀种新型的以壳聚糖和聚丙烯酸之间所形成的聚电解质配合物为基础的Semi—IPN⽔凝胶膜.Semi—IPN电交联组分为CS,它不仅对pH的变化⾮常敏感.对离⼦也显⽰出特殊的刺激响应性.CS-PAASemi—IPN⽔凝胶膜在强酸条件(pH<2)下强烈溶胀.随着pH值的上升,溶胀度迅速下降,在⼀个很宽的pH值区域(3<pH<8)内,溶胀度都⼩于100%,当pH>8时.溶胀度⼜重新开始上升.在phi--11附近,溶胀度达到最⼤值,继续增加pH值,由于渗透压的关系.溶胀度⼜开始下降,Semi—IPN之所以在酸碱条件下都发⽣溶胀是由于酸碱可以破坏其中的静电作⽤.考察se—mi—IPN在各种盐溶液中的溶胀度(SW).发现在相同⾦属离⼦价态和离⼦强度条件下,SW基本处于同⼀⽔平,在⼀定离⼦强度条件(I=1.5mol/L)下+SW在⼀价,⼆价和三价盐溶液中的SW呈跳跃式增加,CS-PAAsemi—IPN配合物的这种特殊离⼦响应性相反于⼀般的离⼦交换树脂和单链聚电解质凝胶,它对pH和离⼦的敏感性及受环境刺激发⽣可逆溶胀和收缩的功能为其在DDS,分离等⽅⾯的应⽤提供了可能."智能"聚合物⽔凝胶在组成,分⼦结构和物理性质上的设计存在多种可能性,随着⼈们对⽔凝胶的制备⽅法和应⽤领域研究的⽇益深⼊,必将使这⼀类聚合物在医学,⽣物技术领域具有⼴阔的应⽤前景.使其在医⽤⽣物材料的⼤家族中占有重要地位.参考⽂献:[1]⾦曼蓉,吴长发,张桂英,等.聚N⼀烷基丙烯酰胺类凝胶及其温敏特性[J].⾼分⼦.1995,3:321—325.f2]王昌华曹维孝.新型阴离⼦型温敏⽔凝胶fJ].⾼等学枝化学,1996,17(2):332—333[3]廖叶华,董汝秀,范正.⼀种温敏萃取凝胶[J]⾼分⼦,1993,6:672—677.[4]王昌华,卢英先,曹维孝.阳离⼦型温敏⽔凝胶的合成与性质[J]⾼分⼦,1998,2:236—239.[5]刘峰,卓仁禧⽔凝胶的制备及应⽤【J].⾼分⼦通报.1995.4:205—215[6]KopecekJ,KopecekovaP,BrondstedH,alPoly—mersforcon]on-spe~fiedrugdelivery[J】.JCorttr 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Advancementof"intelligent"polymerhydrogelsand theirapplicationstomedicinesandbi0techn0l0gyQIRong,HEZhong—gui(SchoolofPharmacy,ShenyangPharmaceuticalUniversity,Shenyang110016,China)Abstract:"Intelligent''polymerhydrogelswerethosepolymerswhichcouldrespondwithlar geproperty changestosmallphysicalorchemicalstimulationssuchastemperatureandpH,andcouldperf ormsensing, processingandactuatingfunctionsThisarticlereviewedtheclassificationandrecentprogres sof"intelli—gent"polymerhydtogelsandapplicationsof''intelligent'hydrogelstomedicinesandbiotech nologyand theirpromisingpotentialityofdevelopment Keywords:"intelligent"polymerhydmgels;studyingprogress;promisingapplication。

作者简介：王薇（1994-），女，硕士，助理工程师，主要研究方向为医用高分子材料。

*为通讯作者收稿日期：2022-11-02水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态下可以保持大量体积的水而不溶解，具有良好的相容性和生物降解性，被广泛的应用到药物输送、组织再生等医学领域。

本文将主要对水凝胶的制备方法、性质及应用进行综述，重点介绍水凝胶的制备方法及其在医学领域中的应用。

1　水凝胶的分类与制备根据水凝胶的键合方式的不同，水凝胶可以分为物理水凝胶和化学水凝胶。

1.1　物理水凝胶的制备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，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。

制备物理水凝胶通常采用的方法有：缔合交联、离子交联、氢键和疏水相互作用、结晶作用。

刘畅[1]以丙烯酰胺(AM )为亲水主单体,辛基酚聚氧乙烯10醚丙烯酸酯(OP10-AC )为疏水单体,在表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS )的水溶液中，通过自由基胶束聚合制备一系列疏水缔合水凝胶(简称HA -gels )，具有优异的性能。

Haitao Zhang 等[2]采用物理双交联法制备了聚丙烯酰胺（CMC -Fe 3+/PAAm ）双网络水凝胶。

在这种水凝胶中，Fe 3+交联羧甲基纤维素（CMC ）用作耗散能量的第一网络，疏水缔合PAAm 用作维持水凝胶完水凝胶在医学领域的研究现状王薇1,2，李丹杰1,2，李菲1,2，夏培斌1,2，王超威1,2，余刘洋1,2，杨亚杰1,2，程杰1,2，崔景强1,2 *(1.河南省医用高分子材料技术与应用重点实验室，河南 长垣 453400；2.河南驼人医疗器械研究院有限公司，河南 长垣 453400)摘要：水凝胶是一个三维网络且具有高含水量和高溶胀性的结构聚合物，可以模拟人体组织，具有良好的生物相容性，是组织工程理想的生物材料。

本文主要介绍了水凝胶在医学领域的应用现状，旨在为水凝胶在医学领域的研究和产品转化提供参考，并对水凝胶在医学领域的发展进行了展望，提出了未来可进一步研究的方向。

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。

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。

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。