水凝膠的合成及應(yīng)用

1、L o g oL o g o水凝膠的合成及應(yīng)用水凝膠的合成及應(yīng)用University of Science and Technology of China主講：池海波組員：何泓川 李思齊 池海波 葉盛 徐暢 朱星群 葉仕凡 崔常松 楊益 孟婧 韓赫興 王楚亞 王智 李展 張宇University of Science and Technology of China目錄4水凝膠的定義1235水凝膠的分類主要合成思路水凝膠的應(yīng)用總結(jié)與展望一、水凝膠的定義 水凝膠是具有親水基團(tuán)，在水中能夠溶脹并保持大量水分而又不會溶解的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交聯(lián)聚合物University of Science and Tec

2、hnology of China水凝膠實物圖水凝膠實物圖水凝膠結(jié)構(gòu)示意圖水凝膠結(jié)構(gòu)示意圖一、水凝膠的定義University of Science and Technology of China二、水凝膠的分類University of Science and Technology of Chinav 根據(jù)鍵合作用的不同 物理凝膠物理凝膠： 物理凝膠是通過物理作用力如靜電作用、氫鍵、鏈的纏繞等形成的, 這種凝膠是非永久性的, 通過加熱凝膠可轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤? 所以也被稱為假凝膠或熱可逆凝膠 化學(xué)凝膠化學(xué)凝膠： 是由化學(xué)鍵交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)聚合物, 是永久性的, 又稱為真凝膠二、水凝膠的分類Unive

3、rsity of Science and Technology of Chinav 根據(jù)合成材料的不同 （古老又新穎）（古老又新穎）v 根據(jù)大小和形狀的不同 （宏觀兼微觀）（宏觀兼微觀）v 根據(jù)對外界刺激的響應(yīng)（傳統(tǒng)且智能）（傳統(tǒng)且智能）合成水凝膠：聚氧化乙烯，聚乙二醇，聚乙烯醇宏觀水凝膠：柱狀，膜狀，多孔海綿狀，纖維狀，球狀微觀水凝膠：納米級，微米級傳統(tǒng)水凝膠：無響應(yīng)或響應(yīng)不明顯環(huán)境敏感的水凝膠：pH，溫度，光，電，壓力等天然水凝膠：瓊脂糖，膠原，海藻酸鹽三、主要合成思路University of Science and Technology of China化學(xué)交聯(lián)3 2物理交聯(lián)3 11.

4、 物理交聯(lián)University of Science and Technology of China通過氫鍵發(fā)生交聯(lián)1從兩親性接枝和嵌段聚合物2通過結(jié)晶發(fā)生交聯(lián)3通過離子相互作用交聯(lián)4通過蛋白質(zhì)相互作用交聯(lián)52. 化學(xué)交聯(lián)University of Science and Technology of China通過互補(bǔ)基團(tuán)的化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)1通過高能量輻射交聯(lián)2通過自由基聚合交聯(lián)3利用酶交聯(lián)43. 合成方法實例（光固法/熱固法）University of Science and Technology of China單體單體預(yù)聚物預(yù)聚物水凝膠水凝膠光光固固法法加加熱熱熱熱固固法法3. 合成方法實例

5、University of Science and Technology of China四、水凝膠應(yīng)用實例University of Science and Technology of China1.水凝膠傷口涂敷材料University of Science and Technology of China水凝膠傷口敷料水凝膠傷口敷料水凝膠傷口敷料的優(yōu)點1.防止體液損失2.透氧3.加速傷口愈合1. 納米銀抗菌水凝膠薄膜敷料University of Science and Technology of China研究思路制備流程圖：制備流程圖：University of Science and

6、 Technology of China1. 水凝膠面膜University of Science and Technology of China水凝膠面膜水凝膠面膜水凝膠面膜的優(yōu)點1.柔軟，和面部契合度高2.無刺激，生物相容性好3.鎖水，保持皮膚水嫩光滑膚若凝脂溫泉水滑洗凝脂2. 藥物緩釋水凝膠University of Science and Technology of China水凝膠藥物緩釋的優(yōu)點1.無毒2.生物相容性好3.優(yōu)異的藥物負(fù)載能力，化學(xué) 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定4.快速的溶脹和去溶脹速率，刺激響應(yīng)性好5.可在人體里溶解，從而被排出2. 藥物緩釋水凝膠University of Scienc

7、e and Technology of China靶向定位千軍萬馬奪上將首級水凝膠包覆事了拂衣去，深藏功與名3. 水凝膠3D打印University of Science and Technology of China美劇西部世界片頭3. 水凝膠3D打印University of Science and Technology of China水凝膠3D打印示意4. 水凝膠隱形眼鏡University of Science and Technology of China加拿大多倫多大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新型水凝膠生物材料，有助于保持細(xì)胞活性，也能使它們更好地結(jié)合成組織。試驗顯示，運用這一材料能在

8、一定程度上改善視力，甚至逆轉(zhuǎn)失明。研究人員用干細(xì)胞培養(yǎng)了感光受體，把它們裝入水凝膠注射到失明小鼠的眼睛里。隨著越來越多的細(xì)胞存活、生長在一起，小鼠在一定程度上恢復(fù)了視力。此外，當(dāng)水凝膠把細(xì)胞送到指定地點后，就會溶解并在幾周內(nèi)被身體吸收。五、總結(jié)與展望University of Science and Technology of Chinav 水凝膠的廣泛應(yīng)用 對人體對人體： “面膜”“人工軟骨”“藥物緩釋”“傷口涂敷” 有面子，有里子，有底子，文武雙全，內(nèi)外兼修 對自然對自然： “水土保濕劑”“重金屬吸附劑”“霧霾吸收劑” 有青山，有綠水，有藍(lán)天，春回大地，錦繡河山 人與自然和諧相處！人與自然

9、和諧相處！五、部分參考文獻(xiàn)University of Science and Technology of China1.Dickey M D. Hydrogel composites: Shaped after printJ. Nature materials, 2016, 15(4): 379-380.2. Ozay, H., Sahin, O., Koc, O. K., & Ozay, O. (2016). The preparation and applications of novel phosphazene crosslinked thermo and pH responsive h

10、ydrogels. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 43, 28-35. doi: 10.1016/j.jiec.2016.07.0433.Ahmed Enas M, Aggor Fatma S, Awad Ahmed M, El-Aref Ahmed T. An innovative method for preparation of nanometal hydroxide superabsorbent hydrogel. Carbohydr Polym 2013;91:6938.4.Li Yuhui, Huang Guoyo

11、u, Zhang Xiaohui, Li Baoqiang, Chen Yongmei, Lu Tingli, Lu Tian Jian, Xu Feng. Magnetic hydrogels and their potential biomedical applications. Adv Funct Mater 2013;23(6):66072.5. Liu M, Ishida Y, Ebina Y, et al. An anisotropic hydrogel with electrostatic repulsion between cofacially aligned nanosheetsJ. Nature, 2015, 517(7532): 68-72.6. Akhtar, M. F., Hanif, M., & Ranjha, N. M