丝素蛋白纤维/聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶的性能

以丝素蛋白纤维为填充材料,采用自由基聚合的方法制备复合聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPPAm)水凝胶,研究复合水凝胶的黏弹性能、溶胀性能和反复溶胀-收缩性能。结果表明:丝素蛋白纤维的加入改善了复合水凝胶的力学性能,其平衡溶胀率不仅与温度有关,而且与丝素蛋白纤维的含量有关。此外,处在表面的丝素蛋白纤维与水凝胶之间存在间隙,在反复溶胀-收缩过程中可以作为输水通道,有利于水分子进出,提高了PNIPPAm水凝胶对温度的响应速率并使其溶胀-收缩重复性更好。     

一种新型海洋胶原蛋白复合水凝胶的制备及评价

海星具有很强的再生能力，体壁中含有丰富的胶原蛋白(SSC)。以甲基丙烯酸化透明质酸(HAMA)和甲基丙烯酸化胶原蛋白(SSCMA)为原料，复合海洋源小球藻生长因子(CGF),采用紫外光交联法制备复合水凝胶，并对复合水凝胶的力学性能、溶胀性、降解性能、微观结构进行分析，同时验证了复合水凝胶对细胞的毒性及增殖作用。通过扫描电镜观察到SSCMA/HAMA/CGF复合水凝胶具有明显的孔状结构，随着HAMA比例的增加，水凝胶的力学性能也得到了提高。当HAMA的添加量为60%时，复合水凝胶在24 h内的溶胀率最大，可达到其自身重量的5倍左右。经过30天，SSCMA/HAMA/CGF-75发生最大量的降解。SSCMA/HAMA/CGF复合水凝胶对小鼠表皮成纤维细胞(L929)无毒副作用，表现出良好的细胞相容性，且对小鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)具有明显的增殖作用，其中SSCMA/HAMA/CGF-60对细胞的增殖率最大，可达129.70%。     

羧甲基纤维素钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺)纳米复合水凝胶的制备及结构性能表征

以无机粘土为交联剂制备了具有温度、pH双重敏感特性的羧甲基纤维素钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺)/粘土半互穿网络纳米复合水凝胶(CMC/PNIPA/Clay semi-IPN),并通过红外和透射电镜对其结构和形态进行了表征。在酸性(pH=1.2)和20℃条件下,分别研究了温度和不同pH缓冲液对该凝胶溶胀度的影响,测定了复合水凝胶的力学性能。结果表明:水凝胶中的粘土被剥离成单片层,且均匀分散在凝胶网络中,起交联剂的作用,而CMC以线性大分子的形态存在;CMC/PNIPA/Clay具有良好的温度、pH双重敏感特性;凝胶的断裂伸长率>1 000%。     

壳聚糖-聚丙烯酸复合水凝胶的药物控制释放行为

以壳聚糖(Cs)和丙烯酸(AA)为原料,利用自由基聚合法制备了具有孔洞结构的复合水凝胶Cs-PAA,并研究了AA的量、交联剂的量、聚合温度和AA的中和度对水凝胶溶胀度的影响以及复合水凝胶对烟酸的控制释放。 结果表明,Cs-PAA复合水凝胶具有良好的pH值、离子强度敏感性,且溶胀度最高达1228 g/g,其在pH=686的缓冲溶液中的烟酸累积释放率明显大于其在pH=1.80的缓冲溶液,因此Cs-PAA水凝胶可作为肠口服药物的载体。     

肝素钠/聚乙烯醇复合水凝胶的制备与性能

通过循环冷冻-解冻法,制成了肝素钠/聚乙烯醇(HS/PVA)复合水凝胶材料。 探讨了不同质量分数肝素钠对复合水凝胶材料的可见光透过率、含水率、亲水性、力学性能以及肝素钠释放量的影响。 结果表明,复合水凝胶的可见光透过率为92%以上,溶胀平衡的含水率为72%~78%,亲水性较纯PVA水凝胶有所提升,拉伸强度和断裂伸长率都稍有下降。 细胞粘附实验结果表明,适量的肝素钠的释放可以达到减少细胞粘附的效果。 这种HS/PVA复合水凝胶材料有望用作人工角膜中心区材料。     

温度和pH敏感P(NIPA-co-AA)/粘土复合水凝胶的辐射制备与表征

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)作为温敏性聚合单体,丙烯酸(AA)为pH敏感性单体,有机粘土为改性剂,采用~(60)Co-γ射线为辐射源,辐射合成了P(NIPA-co-AA),粘土复合水凝胶,研究了粘土的加入对水凝胶溶胀率、温度及pH敏感性和压缩性能的影响.结果表明,P(NIPA-co-AA)/粘土复合水凝胶的溶胀性能优于P(NIPA-co-AA)水凝胶,平衡溶胀率(SR)明显提高;且复合水凝胶仍表现出明显的温度和pH敏感性;粘土的加入提高了水凝胶的压缩强度、最大压缩力和压缩屈服力等力学性能,当粘土含量为15%时,P(NIPA-co-AA)/粘土复合水凝胶的压缩强度为P(NIPA-co-AA)共聚水凝胶的2.4倍,最大压缩力为P(NIPA-co-AA)的2.1倍.     

丝素蛋白-聚氨酯复合水凝胶的制备及性能研究

以聚乙二醇(PEG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料制备聚氨酯预聚体(PU),与丝素蛋白水溶液(SF)交联制得丝素蛋白-聚氨酯(SF-PU)复合水凝胶.分别利用ATR、SEM对水凝胶组成、结构及微观形貌进行表征;DSC、吸水溶胀测试探讨了丝素蛋白与聚氨酯的质量比(SF/PU)以及聚氨酯中不同软段质量比(PEG/PPG)对SF-PU水凝胶热性能、溶胀性能的影响.结果表明,SF-PU水凝胶具有多孔结构;样品中不同的SF/PU、PEG/PPG均对材料的玻璃化转变温度、结晶度及溶胀性能产生影响,且当水凝胶组分为SF/PU=1/25、PEG/PPG=2/1时,平衡溶胀比(ESR)可达到440%;水凝胶在溶胀初始阶段符合菲克扩散模型,整个溶胀过程遵循溶胀动力学2级方程.     

辐射交联制备改性CMC水凝胶的溶胀行为研究

利用丙烯酰胺 (AAm)接枝改性纤维素 ,然后进行羧甲基化反应得到高取代度的丙烯酰胺 羧甲基纤维素钠 (AAm CMC Na) .对该材料进行γ射线辐照制备出新型改性CMC水凝胶 .研究了这种水凝胶的溶胀动力学、交联动力学以及温度、pH值和无机盐浓度对水凝胶溶胀行为的影响 ,并与CMC Na水凝胶进行了比较 .结果表明 ,该水凝胶和CMC Na水凝胶相比 ,优点在于辐照交联所用的剂量下降 ,而且所需的CMC浓度减少 .AAm CMC Na水凝胶的溶胀度随温度升高而增大 ,在pH为 6～ 8范围内达到最大值 ,并随无机盐浓度与吸收剂量增加而下降 ,表现出较好的温度敏感性和pH敏感性 ,可望作为吸水材料和水保持剂     

基于Pickering乳液的磁性高强水凝胶的制备及性能表征

合成了一种磁性Fe3O4纳米颗粒稳定的水包油(O/W)Pickering乳液并以其作为交联剂,在适宜条件下引发单体丙烯酰胺聚合来制备了一种新型的磁性高强复合水凝胶.采用X射线衍射(XRD)及场发射扫描电子显微镜(SEM)分别对磁性Fe3O4纳米颗粒和复合水凝胶的结构进行了表征,结果表明Pickering乳胶粒子较均匀地分布在复合凝胶网络中.溶胀性能测试及溶胀动力学分析表明复合水凝胶具有良好的溶胀性能,能够吸收自身干重100倍左右的水,其溶胀过程不遵循Fickian扩散模型;拉伸测试表明该水凝胶具有优异的力学性能,其拉伸强度能够达到150 kPa左右,断裂伸长率能够达到300%左右,并且当其承受的应力释放后能快速地恢复到初始形态.磁性能测试的结果显示该水凝胶具有良好的磁性.     

聚乙二醇化学改性的大豆分离蛋白凝胶

将聚乙二醇单甲醚中的羟基氧化成醛基,然后通过Schiff碱及还原反应将聚乙二醇片段接枝到大豆分离蛋白的分子链上.经过聚乙二醇改性的大豆分离蛋白可以在37℃自发形成凝胶,且随着聚乙二醇接枝率的增加,凝胶时间可以缩短至30 min以内.因此,经过该乙二醇改性的大豆蛋白水凝胶有望成为一种可注射型水凝胶,在生物医药领域具有相当的应用前景.     

光聚合水凝胶及其在组织工程中的应用

水凝胶是一种亲水性聚合物网络,可以溶胀大量水,其物理性质接近软组织.光聚合与传统的聚合方法相比,具有反应速率快、反应条件缓和、反应放热低等特点.因此,光聚合水凝胶广泛应用于生物医学领域.本文介绍了光聚合水凝胶材料,并详细论述了光聚合水凝胶在药物释放体系、组织工程支架材料、细胞受控生长、细胞微囊化和可注射水凝胶等方面的应用.可以预见光聚合水凝胶作为生物材料在组织工程及再生医学领域中具有良好的应用前景.     

纳米复合模板水凝胶的制备及其性能

以非离子表面活性剂聚氧乙烯(20)鲸蜡醇醚(Brij58)为模板, 采用自由基聚合制备得到聚(N-异丙基丙烯酰胺)/Brij58/粘土纳米复合模板水凝胶(PLH). 相比于传统纳米复合水凝胶, PLH水凝胶力学性能与亲水性明显改善. 场发射扫描电镜(FESEM)结果表明: Brij58的引入导致传统纳米复合水凝胶的孔洞数量增加, 孔与孔相互贯穿, 大孔结构更加规整, 大孔之间由众多小孔连接. 拉伸应力-应变、储能模量和溶胀动力学研究结果表明, 断裂应力、断裂负载和断裂伸长率随Brij58含量的增加呈先增加后降低的趋势, 然而水凝胶储能模量与最大溶胀度随Brij58含量的增加而增加. 同时, 表面接触角结果表明: 由于Brij58的模板作用和Brij58同粘土之间的吸附作用, 使PLH水凝胶表面接触角先增大后减小.     

聚丙烯酰胺/玄武岩纤维复合水凝胶的制备及性能

近年来,玄武岩纤维因其高强度、耐高温、优良的耐候性以及良好配伍性等优势,近年来被尝试用于改性PAM水凝胶体系以提升其力学性能。然而,现有改性方法易于受到外界长时间作用力的破坏,从而严重影响水凝胶功能的发挥。为解决这一问题,通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(TMSPMA)与玄武岩纤维(BF)反应,制备含双键修饰的BF(BF-TMSPMA)。将丙烯酰胺(AM)与BF-TMSPMA混合后进行反应,制备BF改性的聚丙烯酰胺复合水凝胶(PAM/BF-TMSPMA)。BF-TMSPMA改性后,复合水凝胶的力学性能得到明显提高。当BF-TMSPMA浓度为1mg·mL^-1时,复合水凝胶拉伸强度为40.1±5.4 kPa,为PAM水凝胶的12.8倍;复合水凝胶断裂伸长率为2700.2%±25.8%,为PAM水凝胶的5.4倍;复合水凝胶杨氏模量为45.8±3.4 kPa,为PAM水凝胶的12.7倍;复合水凝胶韧性为450.4±14.8 kJ·m^-3,为PAM水凝胶的30.6倍。复合水凝胶也具有良好的自修复性能,切断的水凝胶自修复后断裂伸长率达2217.2%...     

用于柔性超级电容器的凝胶聚合物电解质膜的制备

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)提高戊二醛(GA)交联的聚乙烯醇(PVA)凝胶在1 mol/L的H2SO4溶液中的溶胀度,制备出一种用于柔性超级电容器的凝胶聚合物电解质膜,并对该电解质膜的结构、形貌、溶胀度、力学性能和电导率等进行了表征.在此基础上,组装了一种基于石墨烯电极的柔性超级电容器.结果表明:随着PVP用量的增加,膜孔数量增多且孔径增大,溶胀度增加,电导率提高,但力学强度下降.电解质膜中PVP质量分数为20％时,所组装的柔性超级电容器的比电容为111 F/g,其电化学性能的温度依赖性较低,稳定性较好.     

溶剂改性疏水pH-敏感凝胶的溶胀行为

在甲苯存在下，以甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、苯乙烯和二乙烯苯为单体，通过悬浮聚合方法合成了不同交联度的疏水阳离子凝胶，研究了这些凝胶的pH－敏感溶胀行为。发现以良溶剂甲苯改性的凝胶不仅溶胀度增加，而且溶胀性质对交联度改变出现特异的依赖关系。当凝胶的交联度高于20％时，平衡溶胀度和溶胀速度随交联度的提高不是降低，而是提高。同时发现，随交联度提高，改性凝胶的溶胀逐渐具有零级动力学特性。这对设计由溶胀控制的，具有零级动力学释药特性的控释体系是十分有意义的。     

微流控纺丝制备葡萄糖响应凝胶纤维

葡萄糖响应凝胶纤维在血糖监测传感器开发中有着潜在的应用前景。本文基于微流控纺丝方法和自由基聚合反应制备了化学交联和物理交联的葡萄糖响应聚(N-异丙基丙烯酰胺/3-丙烯酰胺基苯硼酸)(P(NIPAM-co-AAPBA))凝胶纤维。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和力学性能测试等技术手段表征了凝胶纤维的结构和形态、力学性能、溶胀度动力学与葡萄糖响应性。结果表明,凝胶纤维具有多孔的微观结构,通过改变芯层与壳层溶液的流速可以调控凝胶纤维的直径。随着AAPBA质量分数的增加,凝胶纤维的溶胀速率和平衡溶胀度均有所降低,但葡萄糖响应性能提高。与化学交联的凝胶纤维相比,物理交联的凝胶纤维具有良好的力学性能。     

黏土基纳米复合水凝胶

介绍了一种以黏土为交联剂的新型纳米复合水凝胶, 重点阐述了水凝胶的结构特点, 制备方法及其特有的力学性能, 自修复性能, 透明度和溶胀性。     

胶原温敏半互穿水凝胶的制备及其对L929细胞行为的影响

以Ⅰ型胶原和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为主要原料,将Ⅰ型胶原引入到PNIPAAm交联网络中,制得一种具有温度响应性的半互穿水凝胶.通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶进行成分和结构的表征;通过溶胀测试和示差扫描量热法(DSC)研究了半互穿水凝胶的温敏特性,并对其表面亲疏水性进行分析;在水凝胶表面培养L929细胞,研究其增殖脱附行为.结果表明,PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶具有良好的温度响应性和生物相容性,与PNIPAAm水凝胶相比,PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶表面更有利于L929细胞的黏附增殖.将温度降至临界温度(LCST,32℃)以下,细胞从凝胶表面自发脱附.细胞染色表明,与胰蛋白酶消化相比,降温脱附的细胞损伤少,活性更高,表明PNIPAAm水凝胶中引入胶原后,生物相容性得到改善.     

醇溶剂交换对聚合物/黏土纳米复合水凝胶的性能改进及结构表征

采用原位自由基聚合,制备了聚N,N-二甲基丙烯酰胺(PDMAA)/黏土(clay)纳米复合水凝胶(D-NCgel),黏土在体系结构中充当多官能团交联点的作用.考察了D-NC gel中溶剂水被交换为醇溶剂时,凝胶结构稳定性,溶胀特性,以及机械性能的变化.D-NC gel在醇溶剂中仍能保持完整的三维网络结构,体系没有瓦解.而且,D-NC gel在醇溶剂中表现出依赖于醇溶剂种类的溶剂交换和溶胀行为.在甲醇中,凝胶溶胀度呈现单调增长,但是在其它醇溶剂,如乙醇、1-丙醇或1-丁醇中,凝胶表现出先收缩后溶胀的特殊溶胀行为.通过在醇溶剂中先溶胀后干燥的方法,制备具有优异机械性能的醇溶剂纳米复合凝胶.与D-NC5 gel相比,D-NC5甲醇凝胶其拉伸力学强度提高了67%(从155 kPa增加到259 kPa),拉伸模量提高了49%(从7.5 kPa增加到11.2kPa).基于凝胶在醇水溶剂中结构可逆性讨论的基础上,探讨了醇溶剂对D-NC水凝胶的改性机理.     

温度和pH双敏性PVME/CMCS水凝胶辐射交联制备及其性能

以聚甲基乙烯基醚(PVME)和羧甲基壳聚糖(CMCS)为原料, 采用电子束辐照交联方法制备聚甲基乙烯基醚/羧甲基壳聚糖(PVME/CMCS)水凝胶, 研究了温度、pH值、CMCS含量等对PVME/CMCS水凝胶溶胀度的影响, 同时以5-氟尿嘧啶(5-Fu)作模型药物, 初步探讨了凝胶药物释放性能. 结果表明, 辐射剂量在20—40 kGy时, 凝胶分数随辐射剂量的增加而快速增加, 辐射40 kGy以后趋于平衡. 在相同辐射剂量下, 随着体系中CMCS含量的增加, 凝胶分数反而减少. 该水凝胶具有一定的温度和pH敏感性, 其低临界溶解温度(LCST)在35 ℃左右, 并且在相同时间内和25及37 ℃下的溶胀反复可逆, 表现出较快的响应性. pH<3.0和pH>5.0时, 溶胀度较大; pH值为3.0~5.0时, 凝胶网络由于静电力收缩, 溶胀度较小. CMCS含量的增加和辐射剂量的减小均可提高凝胶载药量. 药物释放时间可通过改变体系中CMCS的含量和辐射剂量来调节.