水凝膠的研究進(jìn)展

關(guān)于水凝膠的研究進(jìn)展第2頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共82頁，2024年2月25日，星期天什么是水凝膠？第4頁,共82頁，2024年2月25日，星期天日常生活中常見到的水凝膠農(nóng)用保水劑第5頁,共82頁，2024年2月25日，星期天抗旱保水劑第6頁,共82頁，2024年2月25日，星期天西北干旱地區(qū)使用保水劑對(duì)土地保濕第7頁,共82頁，2024年2月25日，星期天隱形眼鏡人造肌肉口服控釋藥物劑型第8頁,共82頁，2024年2月25日，星期天尿片衛(wèi)生巾第9頁,共82頁，2024年2月25日，星期天豐胸充填物面膜第10頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠降熱貼第11頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠，整形材料第14頁,共82頁，2024年2月25日，星期天一、水凝膠的定義水凝膠是具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚合物,它能夠在水中溶脹至平衡并保持大量水分,而又不溶解于水。水凝膠是一種重要的功能高分子材料第15頁,共82頁，2024年2月25日，星期天第16頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠（Hydrogel）是一類具有親水基團(tuán)，能被水溶脹但不溶于水的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物。是以水為分散介質(zhì)的凝膠。具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團(tuán)和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯(lián)聚合物。是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水第17頁,共82頁，2024年2月25日，星期天分類傳統(tǒng)水凝膠這類水凝膠對(duì)環(huán)境的變化，如PH或溫度變化不敏感環(huán)境敏感水凝膠這類水凝膠對(duì)溫度或PH等環(huán)境因素的變化所給予的刺激有非常明確或顯著的應(yīng)答，能夠感知外界環(huán)境變化而發(fā)生“體積相變”的凝膠稱為智能凝膠。已知的外部刺激有PH、溫度、電場(chǎng)、離子強(qiáng)度、磁場(chǎng)、生物分子、溶劑、應(yīng)力、壓力等。第18頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠的分類第19頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠的分類按照結(jié)合方式分類：

1.物理水凝膠，通過物理作用力結(jié)合起來，如靜電作用、氫鍵、鏈的纏繞等，是非永久性的。

2.化學(xué)水凝膠，通過化學(xué)鍵交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)聚合物，是永久性的。根據(jù)合成材料分類：

1.天然高分子水凝膠

2.合成高分子水凝膠

3.天然和合成高分子雜化水凝膠第20頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠的性質(zhì)不同結(jié)構(gòu)、不同化合物的水凝膠具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)如觸變性、溶脹性、環(huán)境敏感性和粘附性等第21頁,共82頁，2024年2月25日，星期天（一）溶脹性水凝膠在水中可顯著溶脹。溶脹性（swelling)是指凝膠吸收液體后自身體積明顯增大的現(xiàn)象，這是彈性凝膠的重要特性，凝膠的溶脹分為兩個(gè)階段：第一階段是溶劑分子鉆入凝膠中與大分子相互作用形成溶劑化層，此過程很快，伴有放熱效應(yīng)和體積收縮現(xiàn)象（指凝膠體積的增加比吸收的液體體積?。┑?2頁,共82頁，2024年2月25日，星期天（二）環(huán)境敏感性環(huán)境敏感水凝膠---------又稱智能水凝膠，根據(jù)環(huán)境變化的類型不同，環(huán)境敏感水凝膠又分為如下幾種類型：溫敏水凝膠，PH敏水凝膠，鹽敏水凝膠，光敏水凝膠，電場(chǎng)感應(yīng)水凝膠，形狀記憶水凝膠，非離子型水凝膠溶脹性只取決于聚合物的化學(xué)成分，而與外界環(huán)境無關(guān)。溫（熱）敏水凝膠--------熱敏的水凝膠作為原位的藥物傳遞裝置特別有用，因?yàn)檫@種原位凝膠在室溫時(shí)為溶液態(tài)，而注入體內(nèi)后原位固化，即所謂原位熱敏凝膠第23頁,共82頁，2024年2月25日，星期天pH敏感水凝膠

-------pH敏感水凝膠是指聚合物的溶脹與收縮隨環(huán)境pH的變化而發(fā)生變化。這些水凝膠的溶脹性可隨外界pH的變化發(fā)生極大的、甚至不連續(xù)的改變。電解質(zhì)敏感水凝膠

--------這類水凝膠對(duì)溶脹度的影響主要是陰離子部分，離子化水凝膠的溶脹行為與收縮行為與離子運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。陰離子型水凝膠平衡溶脹隨pH增大而增大；陽離子型水凝膠隨pH增大而降低。第24頁,共82頁，2024年2月25日，星期天(三)粘附性粘附（adhesion)或稱黏著或稱粘接。一般指的是同種或兩種不同的物體表面相粘接的現(xiàn)象。生物粘附(bioadhesion)指的是在兩個(gè)生物體表面之間形成任何結(jié)合，或一個(gè)生物體的表面與另外一個(gè)天然或合成材料的表面粘結(jié)的總稱。在藥劑學(xué)中生物粘附一般是用來描述聚合物（包括合成的以及天然的）與軟組織（如胃腸道的膜、口腔、皮膚）之間的黏附作用。第25頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠的應(yīng)用創(chuàng)傷敷料藥物載體角膜接觸眼鏡形狀記憶材料組織工程支架材料保水抗旱第26頁,共82頁，2024年2月25日，星期天硅水凝膠隱形眼鏡水凝膠隱形眼鏡鏡片的透氧性與其含水量有很大的關(guān)系，一般來說含水量高的水凝膠產(chǎn)品，透氧性就會(huì)偏高，角膜代謝的通透性高。不過含水量高的鏡片隨著佩戴長(zhǎng)會(huì)容易吸收淚液的水分，引起眼干的問題第27頁,共82頁，2024年2月25日，星期天眼療貼主要用于眼部手術(shù)、眼部水腫、眼挫傷病人的眼外部冷敷理療以及全麻手術(shù)病人和深昏迷病人，預(yù)防、控制暴露性角膜炎炎的發(fā)生，使醫(yī)護(hù)工作者的眼護(hù)理操作更便利、更安全第28頁,共82頁，2024年2月25日，星期天退熱適用于各種原因引起的發(fā)熱輔助的治療及應(yīng)及物理降溫，緩緩發(fā)熱引起的頭痛、頭暈等不適癥狀，使人體產(chǎn)生舒適感。對(duì)于兒童和成人突然發(fā)熱，可緊急退熱，預(yù)防高溫驚厥，避免發(fā)熱過度傷及腦部。第29頁,共82頁，2024年2月25日，星期天聚丙烯酰胺（PAMA）

從１９９７年１０月到２０００年４月，采用聚丙烯酰胺這種新型軟組織填充材料矯正面頰、顳部、下肢、等，共２２７９例。效果良好，并發(fā)癥少、使用方便，安全有效。第30頁,共82頁，2024年2月25日，星期天醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠‘醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠’，商品名稱為“奧美定”，俗稱“人造脂肪”，主要用于體表各種軟組織凹陷性缺損的填充、增大組織容量。在整形醫(yī)學(xué)應(yīng)用廣泛。第31頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水土保濕劑

一種人工合成的具有超強(qiáng)吸水和保水釋放能力的高分子聚合物，主要成分為聚丙烯酸鹽（鉀鹽）和聚丙烯酰胺共聚體。能迅速吸收比自身重量數(shù)百倍的脫離子水，數(shù)十倍至百倍的含鹽水分，控制土壤水分蒸發(fā)，以滿足植物的生長(zhǎng)需要、促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤活性、減少土壤板結(jié)等。第32頁,共82頁，2024年2月25日，星期天組織填充材料不吸收、不脫落、不碎裂，在彌散的環(huán)境下能很好保持水分，有較好的粘度，彈性和柔軟度，適合人體組織結(jié)構(gòu)。第33頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在化狀品中的應(yīng)用美頸水凝膠第34頁,共82頁，2024年2月25日，星期天新生代的凍膠保濕修護(hù)面膜膚維持滋潤(rùn)，淡化細(xì)紋與恢復(fù)肌膚的彈性.幫助皮膚角化細(xì)胞的剝落，促進(jìn)表皮基底細(xì)胞層的活力，增加細(xì)胞的代謝作用?？梢灶A(yù)防皺紋的產(chǎn)生，賦予肌膚活力與生氣，恢復(fù)柔嫩光滑的誘人肌膚。第35頁,共82頁，2024年2月25日，星期天二、水凝膠的特點(diǎn)水溶脹性，交聯(lián)聚合物親水性，可吸水達(dá)自身重量的數(shù)千倍三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在水中不溶解能夠感知外界微小刺激（智能水凝膠）第36頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠的特點(diǎn)：1.它在水中能夠吸收大量的水分顯著溶脹，并在顯著脹之后，能夠繼續(xù)保持其原有結(jié)構(gòu)而不被溶解；

2.良好的生物相容性、優(yōu)良的物理機(jī)械性能和長(zhǎng)期植入的穩(wěn)定性；

3.良好的水蒸氣透過率和合適的氣體(如O2和CO2)通過率,而且,水凝膠不會(huì)和傷口粘連,敷貼及取出極為方便；4.能夠感知外界刺激的微小變化，如溫度、pH值、離子強(qiáng)度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等，并能夠?qū)Υ碳ぐl(fā)生敏感性的響應(yīng)，常通過體積的溶脹或收縮來實(shí)現(xiàn)。第37頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在藥用高分子材料進(jìn)展⑴水凝膠對(duì)低分子的溶質(zhì)具有良好的透過性，有優(yōu)良的生物相容性及較好的重現(xiàn)性，具有緩控釋性能，很容易合成，近年來已廣泛用于各類緩控釋給藥系統(tǒng)。⑵水凝膠具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)和生物相容性,使其在藥劑學(xué)中的應(yīng)用備受重視,與疏水聚合物相比,水凝膠與被載入其中的藥物或生物活性分子的相互作用影響極其微小,可使被載入的物質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間報(bào)持活性.第38頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在藥用高分子材料進(jìn)展⑶水凝膠在藥物中的應(yīng)用，特別是對(duì)于蛋白質(zhì)和多肽類藥物的傳遞上具有重要的地位。已經(jīng)有應(yīng)用水凝膠的設(shè)計(jì)以達(dá)到緩釋靶向和屏蔽生物藥物有害影響的目的；利用水凝外，水凝膠可以制成具有粘附性的制劑，促進(jìn)藥物的靶向給藥，特別是無損傷的給藥或黏膜給藥，目前比較寄以期望的天然的聚合物（如殼聚糖）和合成單體（如丙烯酸）都具有這方面的優(yōu)勢(shì)。第39頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在藥用高分子材料進(jìn)展⑷水凝膠在生物體內(nèi)具有屏蔽作用，由于它的親水性能夠增加體內(nèi)的傳遞制劑的循環(huán)時(shí)間，通過宿主的免疫反應(yīng)以及減小吞噬細(xì)胞的活性，例如PEG化的水凝膠納米粒，具有排除酶對(duì)藥物的降解的作用。手術(shù)植入的，釋放藥物后的殘留物取出。成功的應(yīng)用降解的聚合物具有重要的前景。第40頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在藥用高分子材料進(jìn)展⑸硅水凝膠:是一種有機(jī)高分子材料，有親水性，具有雙位相材料構(gòu)架，即擁有氟硅和水凝膠兩種通道。常被用來制作高檔隱形眼鏡。⑹磷酸鋁凝膠:為抗酸性藥,能中和緩沖胃酸，使胃內(nèi)pH值升高，從而緩解胃酸過多的癥狀。與氫氧化鋁相比，它中和胃酸的能力較弱而緩慢，但不引起體內(nèi)磷酸鹽的丟失，不影響磷、鈣平衡。凝膠劑的磷酸鋁能形成膠體保護(hù)性薄膜隔離并保護(hù)損傷組織。第41頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在藥用高分子材料進(jìn)展⑺阿達(dá)帕林凝膠:可抑制人類多形核白細(xì)胞的化學(xué)趨化反應(yīng)，并可通過抑制花生四烯酸經(jīng)脂氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為炎癥媒介物來抑制多形白細(xì)胞的代謝，從而緩解由細(xì)胞反應(yīng)介導(dǎo)的炎性反應(yīng)。適用于尋常痤瘡的皮膚治療。⑻冰帶是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)新產(chǎn)品，采用國(guó)際蓄能高分子材料藍(lán)冰研制而成的高科技綠色環(huán)保產(chǎn)品。藍(lán)冰在常溫狀態(tài)下呈藍(lán)色柔軟透明狀膠體，熱容量是水的2-3倍，具有蓄冷降溫及蓄熱保暖的雙重功效，使用方便，安全。第42頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用進(jìn)展2.作為組織充填材料4.人工軟骨5.醫(yī)用敷料3.人工玻璃體1.醫(yī)藥控制釋放材料6.藥物崩解劑7.角膜接觸鏡材料8.醫(yī)用美容材料9.分析和醫(yī)學(xué)診斷方面第43頁,共82頁，2024年2月25日，星期天水凝膠在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展1.醫(yī)藥控制釋放材料第44頁,共82頁，2024年2月25日，星期天2.作為組織充填材料作為充填材料醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠已廣泛用于人體各部位。材料特點(diǎn)：它是一類具有親水基團(tuán)能被水溶脹但不溶于水的聚合物，水凝膠中的水可使溶于其中的低分子量物質(zhì)從其間滲透擴(kuò)散，具有膜的特性，類似于含大量水分的人體組織，具有較好的生物相溶性。此外，聚丙烯酰胺水凝膠為大分子物質(zhì)，不吸收、不脫落、不碎裂，在彌散的環(huán)境下能很好保持水分，有較好的粘度，彈性和柔軟度，適合人體組織結(jié)構(gòu)。第45頁,共82頁，2024年2月25日，星期天應(yīng)用實(shí)例①天然高強(qiáng)度水凝膠第46頁,共82頁，2024年2月25日，星期天②豐胸充填物目前，一些成年女性為了提升個(gè)人女性魅力而選擇手術(shù)豐胸。手術(shù)豐胸，是對(duì)胸部填充硅膠等制品達(dá)到豐胸目的。第47頁,共82頁，2024年2月25日，星期天③史宏偉等報(bào)道了用醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠注射法治療眼瞼凹陷畸形的研究，臨床治療眼球摘除術(shù)后眼瞼凹陷23例，療效良好。第48頁,共82頁，2024年2月25日，星期天3.人工玻璃體人眼正常的玻璃體為凝膠狀，主要成分是水，凝膠的基質(zhì)為膠原和透明質(zhì)酸。玻璃體渾濁和視網(wǎng)膜脫落都可以引起視力下降甚至失明。人工玻璃體第49頁,共82頁，2024年2月25日，星期天聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水凝膠是第一個(gè)用作病變的玻璃體替代物的合成高聚物。作為一種優(yōu)異的病變玻璃體替代物，PVP水凝膠具有良好的生物相溶性和生物物理光學(xué)特性，其網(wǎng)狀支架對(duì)眼球內(nèi)的新陳代謝成分具有良好的通透性。另外，PVP水凝膠具有粘彈性，表現(xiàn)出良好的內(nèi)填充作用，可以封閉裂孔，展平視網(wǎng)膜。第50頁,共82頁，2024年2月25日，星期天人造軟骨4.人工軟骨第51頁,共82頁，2024年2月25日，星期天人工軟骨材料--聚乙烯醇水凝膠的研制，用反復(fù)冷凍及真空脫水處理方法獲得的PVA水凝膠材料，其彈性模量和人關(guān)節(jié)軟骨相近，有希望成為理想的人工軟骨材料。PVA水凝膠的高含水性及其特殊的表面結(jié)構(gòu)與天然軟骨組織非常相似，具有良好的的生物相容性和摩擦學(xué)特性，同時(shí)該水凝膠具有類似于天然軟骨的多微孔組織，內(nèi)含大量的水，是一種可滲透材料。第52頁,共82頁，2024年2月25日，星期天關(guān)節(jié)內(nèi)注射透明質(zhì)酸鈉凝膠治療中早期骨性關(guān)節(jié)炎

第53頁,共82頁，2024年2月25日，星期天5.醫(yī)用敷料敷料的主要類型有兩種：干型如紗布；濕型如水凝膠。PVP水凝膠是一種類似于生命組織的高分子材料，有良好的生物相溶性，不影響生命體的代謝過程，并且代謝產(chǎn)物可通過水凝膠排出，還可根據(jù)需要將不同藥物包埋在水凝膠內(nèi)，藥物可緩慢持續(xù)釋放到病變區(qū)，從而達(dá)到治愈傷口或皮膚病的目的。醫(yī)用水凝膠敷料可用于皮膚創(chuàng)傷、皮膚潰瘍（褥瘡、結(jié)核、霉菌、真菌感染等）、燒傷、燙傷及其它皮膚病。第54頁,共82頁，2024年2月25日，星期天理想的燒傷涂敷材料，應(yīng)有一定的柔軟性和機(jī)械強(qiáng)度，具有較強(qiáng)的液體吸收能力，能夠透過空氣，但屏蔽細(xì)菌，水凝膠容易吸收藥物，并能釋放藥物，不刺激傷口。輻射交聯(lián)或者化學(xué)交聯(lián)的PVP能夠滿足上述要求。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者成功研制了PVP燒傷涂敷材料。第55頁,共82頁，2024年2月25日，星期天醫(yī)用水凝膠創(chuàng)傷敷料的優(yōu)點(diǎn)：1、不斷降溫、立即止痛2、吸附滲液、阻隔細(xì)菌3、濕性環(huán)境、加速愈合4、生物相容、換藥不粘5、不易成痂、減少疤痕第56頁,共82頁，2024年2月25日，星期天6.藥物崩解劑以免醫(yī)藥片劑或者膠囊在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中碎裂，因此要求有一定的強(qiáng)度。服用后，又要求能夠迅速崩解，被人體吸收。而在醫(yī)藥片劑或者膠囊中加入適量干的PVP凝膠，則在服用后，凝膠吸收體液中的水分而膨脹，在藥劑內(nèi)造成很大的壓力，從而使藥劑迅速崩解，并且有生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中不會(huì)碎裂。第57頁,共82頁，2024年2月25日，星期天7.角膜接觸鏡材料角膜接觸鏡俗稱隱形眼鏡，是一種兼具視力矯正、美容、眼睛防護(hù)和醫(yī)療作用的產(chǎn)品。第58頁,共82頁，2024年2月25日，星期天最初的角膜接觸鏡是采用α-甲基丙烯酸甲酯聚合物材料（PMMA）制造，這是一種硬性角膜接觸鏡，不含水分、不透氣，不能長(zhǎng)時(shí)間配戴，并且舒適度差。PVP水凝膠角膜接觸鏡是以PVP共聚物水凝膠作為材料制造的一種軟質(zhì)角膜接觸鏡。優(yōu)點(diǎn)是舒適度高，含水量高，氧氣通過性能好，可以長(zhǎng)時(shí)間配戴。第59頁,共82頁，2024年2月25日，星期天8.醫(yī)用美容材料第60頁,共82頁，2024年2月25日，星期天溫泉全效保濕水凝膠小黃瓜眼部細(xì)致水凝膠第61頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展水凝膠用途雖多，但水凝膠中高聚物含量通常低于10wt%，90wt%以上是水，無法承受較大的應(yīng)力；此外，由于交聯(lián)點(diǎn)間的網(wǎng)鏈?zhǔn)艿浇宦?lián)點(diǎn)的限制，鏈的活動(dòng)性降低?；瘜W(xué)交聯(lián)水凝膠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致其力學(xué)性能較差，因此在許多方面的應(yīng)用受到限制。近幾年，對(duì)于高力學(xué)性能水凝膠的研究取得較大進(jìn)展，出現(xiàn)了幾種高力學(xué)性能的水凝膠，如滑動(dòng)環(huán)水凝膠；雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠；大分子微球復(fù)合水凝膠和納米復(fù)合水凝膠第62頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展Okumura等報(bào)道的滑動(dòng)環(huán)水凝膠能拉伸20倍而不斷裂，這種凝膠中的交聯(lián)點(diǎn)是“8”字結(jié)構(gòu)，交聯(lián)點(diǎn)能沿著分子鏈滑動(dòng)，由于這種特殊的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得凝膠在受到拉伸時(shí)，網(wǎng)鏈能相對(duì)滑移，使應(yīng)力平均分布在所有網(wǎng)鏈上，所以滑動(dòng)環(huán)水凝膠能經(jīng)受高拉伸而不斷裂。第63頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展第64頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展雙網(wǎng)絡(luò)凝膠由兩種聚合物網(wǎng)絡(luò)互傳而成，通常由兩步法合成，第一步首先合成較高交聯(lián)密度的剛性網(wǎng)絡(luò)，然后在先形成的凝膠內(nèi)合成交聯(lián)密度較低的第二網(wǎng)絡(luò)。疏松交聯(lián)或不交聯(lián)的第二網(wǎng)絡(luò)起到分散應(yīng)力、中止裂紋的作用。這種新型雙網(wǎng)絡(luò)凝膠在人造軟骨和人造韌帶中有潛在應(yīng)用價(jià)值。第65頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展大分子微球復(fù)合水凝膠大分子微球復(fù)合水凝膠采用大分子微球作為交聯(lián)劑，大分子微球?qū)⒋蠓肿渔溸B接形成如圖的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。MMC水凝膠可以有效地分散承受應(yīng)力，因此具有很高的力學(xué)強(qiáng)度。第66頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展納米復(fù)合水凝膠1鋰藻土復(fù)合水凝膠采用合成鋰藻土Laponite作為多官能度交聯(lián)劑，將單體在Laponite水分散液中原位聚合而成的聚合物/鋰藻土納米復(fù)合水凝膠。這種凝膠拉伸強(qiáng)度約為化學(xué)交聯(lián)的常規(guī)水凝膠的10倍，而且斷裂伸長(zhǎng)率也高1300%，約為常規(guī)水凝膠的50倍。另外，常規(guī)水凝膠交聯(lián)密度過高會(huì)使凝膠不透明，而納米復(fù)合水凝膠在高Laponite含量時(shí)都能保持良好的透明性，并且可以拉伸、打結(jié)。第67頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展2碳納米管復(fù)合水凝膠近年來，碳納米管等納米材料的研究如火如茶，在水凝膠中引入碳納米管以提高其機(jī)械性能也有研究。Bayazit等先用吡啶改性單層碳納米管然后將其作為交聯(lián)劑與聚丙烯酸形成具有一定強(qiáng)度的水凝膠。第68頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展第69頁,共82頁，2024年2月25日，星期天高強(qiáng)度智能凝膠的研究進(jìn)展第70頁,共82頁，2024年2月25日，星期天智能水凝膠進(jìn)展第71頁,共82頁，2024年2月25日，星期天溫度敏感型水凝膠溫度敏感型水凝膠的響應(yīng)性依賴于溫度的變化是原位凝膠的一種，能感應(yīng)溫度的變化而改變自身狀態(tài)或溶脹和收縮，在臨界相轉(zhuǎn)變溫度T。時(shí)體積產(chǎn)變。根據(jù)水凝膠溶脹比受溫度的影響情況，可將其兩種類型：高溫收縮型凝膠和低溫收縮型凝膠。高縮型凝膠的溶脹比在低臨界溶液溫度(1owercsolutiontemperature，LCST)附近隨溫度升高而迅速降反之則升高。低溫收縮型凝膠正好相反第72頁,共82頁，2024年2月25日，星期天pH與溫度雙重敏感型水凝膠根據(jù)生物醫(yī)藥材料對(duì)水凝膠性質(zhì)的需要，許多研究轉(zhuǎn)向雙重敏感型水凝膠，其中最常見的是pH與溫度敏感型水凝膠的結(jié)合應(yīng)用。殼聚糖接枝聚丙烯酰胺半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠同時(shí)具有pH敏感性和溫度敏感性，交聯(lián)只是改變了凝膠的溶脹度第73頁,共82頁，2024年2月25日，星期天生物分子響應(yīng)型水凝膠生物分子響應(yīng)型水凝膠能對(duì)特定的生物分子(如葡萄糖、酶和DNA分子等)產(chǎn)生響應(yīng)。當(dāng)這類水凝膠遇到胰凝乳蛋白酶時(shí)，水凝膠上連接的縮氨酸序列發(fā)生分離，引起水凝膠從不溶的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向可溶的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變第74頁,共82頁，2024年2月25日，星期天電場(chǎng)敏感性水凝膠

目前利用電場(chǎng)敏感性水凝膠控制藥物釋放的研究尚處于起步階段。電場(chǎng)敏感性水凝膠的優(yōu)點(diǎn)在于藥物釋放速度可以通過調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度來控制，簡(jiǎn)單方便；缺點(diǎn)在于對(duì)電場(chǎng)變化的響應(yīng)慢、需要可控制的電場(chǎng)提供裝置，而且大多數(shù)電場(chǎng)敏感性水凝膠需要在沒有電解質(zhì)的條件下發(fā)揮作用，而在生理?xiàng)l件下，不容易達(dá)到要求。第75頁,共82頁，2024年2月25日，星期天光敏感性水凝膠

光敏感性水凝膠分為紫外光敏感性水凝膠和可見光敏感性水凝膠兩種，其中可見光廉價(jià)、安全、易于操縱。紫外光敏感性水凝膠可以通過含有二(4-二甲氨基)苯基甲烷氰化物的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)制得。三苯基甲烷無色氰化物在紫外線的照射下電離，在恒定的溫度下，凝膠產(chǎn)生不連續(xù)性膨脹；撤去紫外光，凝膠收縮。含有光敏發(fā)色團(tuán)的PNIAAm水凝膠具有可見光敏感性。在光照下，發(fā)色團(tuán)吸光而使局部溫度上升，從而引起熱敏性水凝膠PNIAAm體積收縮的相轉(zhuǎn)變，溫度的升高與光的強(qiáng)度和發(fā)色團(tuán)的濃度有關(guān)。第76頁,共82頁，2024年2月25日，星期天熱、光敏感水凝膠

以含少量無色三苯基甲烷氫氧化物或無色氰化物與無色二(N,N-二甲基酰替苯胺)-4-乙烯基苯基甲烷衍生物,丙烯酰胺和N,N-亞甲基-雙丙烯酰胺共聚可得光熱刺激響應(yīng)聚合物凝膠第77頁,共82頁，2024年2月25日，星期天磁性、熱敏水凝膠磁性高分子微球由于其在外加磁場(chǎng)作用下簡(jiǎn)單、快速易行的磁分離特性,其在細(xì)胞分離,固定化酶,靶向藥物等領(lǐng)域的應(yīng)用研究日益活躍,并顯示出較好的應(yīng)用前景。丁小斌等[23]采用分散聚合法,在醇/水體系中,在Fe3O4磁流體存在下,通過苯乙烯(st)與N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚,合成出Fe3O4/P(st-NIPAM)微球,該微球除具有一般磁性微球快速,簡(jiǎn)便的磁分離特性外,同時(shí),還具有熱敏特性,使該熱敏性磁性微球可望用于蛋白質(zhì)和酶的純化、回收以及酶的固定化等領(lǐng)域第78頁,共82頁，2024年2月25日，星期天pH、離子刺激響應(yīng)水凝膠天然高分子甲殼素的脫乙?；a(chǎn)物殼聚糖(CS)以及聚丙烯酸(P