新型刺激响应性纤维素基含能凝胶的流变性能

研究了以不同基团含量的羧甲基纤维素硝酸酯(CMCN)为胶凝剂的含能凝胶细微结构与流变行为的关系.探讨了凝胶的形成机理,并采用线性的流变学方法研究了凝胶的屈服性、触变性、蠕变性及温敏性等动态黏弹性质,分别利用Herschel-Bulkley模型、Burger模型及Carreau-Yasuda模型对凝胶的流动曲线、蠕变曲线和频率曲线进行了数据拟合.研究发现,CMCN凝胶是由其分子结构上两亲性基团通过分子链间氢键及疏水键等非共价键相互作用形成的一种结构均匀的物理交联网络型凝胶.凝胶的非牛顿系数n均小于0.5.随着亲水性羧酸基团含量的增加,凝胶的屈服应力逐渐增大,触变恢复性逐渐增强,弹性与黏性柔量均减小,但其比值增加,蠕变的黏性响应性逐渐减弱而弹性响应性逐渐增强.凝胶的温敏性变化有一个力学松弛转变区,随着羧酸基团含量的增加,松弛转变区愈发明显,凝胶的温敏性也逐渐增强.     

含吡咯烷酮基的衣康酸酯聚合物及其水凝胶的热响应性

含吡咯烷酮基的衣康酸酯聚合物及其水凝胶的热响应性潘怀忠阎雁唐莉吴志强李福绵（北京大学化学学院北京１００８７１）关键词衣康酸 １ （２ Ｎ （２ 吡咯烷酮） 乙）酯 ４ 甲酯，温敏水凝胶，转变温度，溶胀比近年来，对智能型水凝胶方面的研究已成为功能高分...     

环境响应性凝胶的体积相变行为

综述了温敏性聚合物的低临界溶解温度和温度响应性凝胶体积相变温度的相互关系、体积相变的影响因素、体积相变的连续与否,并对如何调节凝胶的溶胀-收缩速率作了简要介绍。     

智能纳米水凝胶的刺激响应性研究进展

智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、微反应器、催化剂载体等方面有良好的应用前景。结合本课题组近年来的研究成果,分别介绍了具有温度刺激响应性、pH刺激响应性、光刺激响应性、磁场刺激响应性、分子识别刺激响应性和多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展。另外,对这几种智能纳米水凝胶目前存在的问题和今后的发展方向提出了一些粗浅的看法。     

氧化纤维素增强胶原水凝胶

对纤维素进行氧化,得到醛基化的氧化纤维素,将其作为大分子交联剂制备了氧化纤维素改性胶原水凝胶.通过扫描电镜、力学性能及流变学测试,对改性胶原水凝胶的结构和性能进行了表征.研究结果表明,与纯胶原水凝胶相比,氧化纤维素改性胶原水凝胶的力学性能和热稳定性都得到了明显改善,其压缩破坏强度比纯胶原水凝胶提高了1个数量级以上.此外,氧化纤维素的引入,并未出现一般化学交联剂改性所带来的细胞毒性,并保持了胶原水凝胶良好的生物相容性.为改性胶原水凝胶在组织工程材料领域的应用提供依据.     

吡喃羟丙基纤维素的合成与光响应性研究

以N,N'-二环己基碳二亚胺/4-二甲氨基吡啶(DCC/DMAP)为催化体系,在四氢呋喃溶剂中,常温下1'-(3-羧乙基)-3',3'-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2[2H]吲哚啉苯并吡喃](SPCOOH)与羟丙基纤维素(HPC)发生酯化反应,合成了螺吡喃羟丙基纤维素SP-HPC.通过改变SPCOOH与HPC的重量比,可以制备含有不同螺吡喃(SP)取代度(DSsp)的SP-HPC.当SPCOOH/HPC为1.5时,DSsp达到最大值1.08.SP-HPC溶解在THF中,经紫外光照射后,闭环的SP逐渐开环转变为部花菁式(MC)大共轭结构,溶液由无色逐渐变为深紫色;当溶液又置于完全黑暗环境时,开环的MC又逐渐闭环回复到SP形式,溶液又变为无色.溶液中的SP-HPC显示了快速可逆的紫外光响应特性.由于SP基团的疏水性,使得SP-HPC在水溶液中自组装为球形胶束.SP-HPC胶束显示了光响应性,闭环形式的SP吸收紫外光转变为开环形式MC,MC的大共轭结构导致基团间发生更紧密地堆叠,促使球形胶束收缩.SP-HPC固体膜显示了可逆的紫外光响应性,但是MC转化为SP的光响应速度比由SP吸收能量转化为MC的速度慢得多.     

高分子基环境响应性肥料的研究进展

随着农业现代化进程的不断推进和高分子材料的不断发展,环境响应性肥料作为一种新型的功能化肥料正受到越来越多研究者的关注.环境响应性肥料是指能够根据温度和土壤环境中特定的刺激响应信号来改变吸水、保水和养分释放等行为,从而达到智能调控土壤中水分和养分的新型多功能肥料.本文首先简要介绍了肥料的发展阶段,然后根据外界刺激信号的不同和肥料实际的应用效果,将环境响应性肥料分为温度响应性肥料、pH响应性肥料和盐敏感性肥料,并对其制备方法、刺激响应行为和应用领域进行了综述.可以预期,天然高分子基环境响应性肥料、多重响应性智能肥料和生物响应性肥料的制备及其应用研究将会成为今后肥料科学的发展趋势.     

智能高分子及水凝胶的响应性及其应用

结合一些范例综述了智能水凝胶的基本概念、种类以及智能高分子响应环境温度、pH值和光信号刺激的相转变行为, 简要介绍了该类高分子在农林业、卫生等领域中的应用, 并对其发展前景作了展望.     

羧甲基纤维素水凝胶生物降解动力学研究

用氯化铝对羧甲基纤维素进行交联,制得了水凝胶.考察了底物浓度、酶浓度以及降解温度对该水凝胶降解速率的影响,探讨了酶降解动力学及“表观”活化能对酶浓度的依赖关系.结果表明,该酶促反应最佳温度为37 ℃,降解反应对底物浓度和酶浓度的反应级数分别为1级和1.2级;得到了与传统的Michaelis-Menten动力学机制不同的非均相酶促反应动力学模型,确定了“表观”活化能与酶浓度之间的定量关系.     

石墨烯基水凝胶的研究进展

石墨烯独特的分子结构使其具有优异的物理化学性质,这引起了国内外学者的研究兴趣。研究者们相继制备出了各种石墨烯基复合材料,其中,石墨烯基水凝胶是一种实用而吸引人的材料,有着广泛的应用前景。本文对石墨烯基水凝胶的研究进展进行了综述,对其在超级电容器、生物医药、水处理等方面的应用做了相关介绍,并对石墨烯基水凝胶的发展前景进行了展望。     

石墨烯基水凝胶的研究进展

石墨烯具有独特的导电、导热和力学性能,既能够自组装为电化学性能优良的石墨烯水凝胶,又可以与小分子和聚合物进行复合制备多功能性复合水凝胶,大幅度地拓展了传统水凝胶的应用范围。本文主要分为四部分来综述近些年来石墨烯基水凝胶的研究进展。第一部分简要介绍了石墨烯的研究背景和石墨烯基水凝胶的研究意义。第二部分主要根据石墨烯基水凝胶的组成将其分为石墨烯水凝胶、石墨烯/小分子和石墨烯/聚合物复合水凝胶三类,分别介绍了它们的制备方法、形成机理和凝胶性能。其中,对石墨烯/小分子复合水凝胶的介绍以石墨烯基超分子水凝胶为主,而对石墨烯/聚合物复合水凝胶的介绍以智能型水凝胶为主。第三部分主要介绍了石墨烯基水凝胶在超级电容器、水处理、控释药物、微流体开关、催化剂载体等方面的应用和发展。最后,对该领域所面临的挑战进行了总结和展望。     

响应性水凝胶及其在生物医药领域应用研究进展

响应性水凝胶又称"智能水凝胶",是以水凝胶为基础,经修饰响应多种理化性质及微小环境变化,从而改变自身性质的一类水凝胶。响应性水凝胶目前广泛应用于生物医药领域、材料领域等,如:制备pH响应性水凝胶负载阿霉素(DOX)治疗癌症,温度响应性水凝胶制作3D生物打印材料用于创伤修复,葡萄糖响应性水凝胶治疗糖尿病足等。本文介绍了响应性水凝胶研究的国内外发展动态,包括响应性水凝胶的制备、修饰方法及其在生物医药领域的应用,并对未来的发展方向进行了讨论与展望。     

刺激响应性水凝胶在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤的治疗在临床中一直备受关注,由于肿瘤细胞的浸润性和顽固性,常规治疗通常会产生严重的毒副作用。相较于全身化疗,局部载药水凝胶的使用显著降低了全身毒性并可实现药物在肿瘤部位的持续递送。此外,经物理掺杂或化学修饰的刺激响应性水凝胶,还可响应环境条件变化(如温度、pH、光等),实现原位交联和药物可控释放,大大提高了临床顺应性和药物递送效率。本综述分类讨论了用于肿瘤治疗的刺激响应性水凝胶的设计策略;汇总了近年来此类水凝胶的研究进展及其药物递送方案;并针对该领域存在的实际问题提出了可能的发展方向。     

利用离子液体制备纤维素基气凝胶

纤维素基气凝胶材料的研究在近年来吸引了人们极大的关注,这是因为这类新型材料具有通常无机气凝胶的典型结构特点,如超轻、高孔率、高比表面积等,同时具有天然生物质材料的原料丰富、可再生、可生物降解的优点。本文首先简要介绍了纤维素基气凝胶材料及其发展概况,进而主要介绍了以离子液体为溶剂制备再生纤维素基气凝胶的研究进展,包括纤维素基气凝胶的制备方法、结构及其功能性。最后对离子液体法制备的纤维素基气凝胶材料的前景进行了简要的展望。     

快速响应温敏水凝胶研究进展

温敏水凝胶是一类具有广泛应用前景的高分子材料,但是由于传统方法合成的水凝胶响应速率较慢因而限制了其应用,因此近年来围绕提高传统水凝胶的响应速率做了大量研究工作。本文从几个方面综述了近年来快速响应的温敏水凝胶的研究进展,并对有关现象进行了解释和说明。     

新型温敏羟丙基纤维素微凝胶的合成

天然高分子具有良好的生物相容性和生物可降解性,因此用天然高分子制备的微凝胶更适合于生物医学领域的应用。羟丙基纤维素(HPC)是一种具有温度敏感性的纤维素衍生物,可通过不同的方法制备为微凝胶,然而现有方法制备的HPC微凝胶都不能完全降解。我们采用一种新方法制备HPC微凝胶。首先通过NaIO4处理将醛基引入HPC。红外光谱检测证明了醛基的生成。氧化后的HPC仍具温敏性,其最低临界溶解温度(LCST)保持不变;当加热到LCST以上时,HPC分子通过疏水相互作用聚集成纳米小球;再加入交联剂己二酸二酰肼,通过醛基与胺基之间的反应,使纳米小球共价交联得到HPC微凝胶。电镜研究表明HPC微凝胶呈球形,粒径在100～300nm之间。浊度和光散射研究表明HPC微凝胶仍具温敏性。细胞毒性实验表明我们制备的微凝胶几乎没有细胞毒性。由于HPC及交联剂己二酸二酰肼均可生物降解,预期我们制备的微凝胶也能很好地降解,并有望应用于生物医学领域。     

双重响应性生物基自修复凝胶的制备及其性能

为拓宽多重响应性凝胶在生物医学领域中的应用,本文基于生物大分子构筑具有pH响应、糖响应性的可自修复性水凝胶。 本文选用3-氨基苯硼酸(APBA)和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(CHGTA)分别对聚谷氨酸(γ-PGA)和瓜尔胶(GG)进行改性制备了聚谷氨酸-g-氨基苯硼酸(γ-PGA-g-APBA)和阳离子瓜尔胶,在此基础上,对γ-PGA-g-APBA和阳离子瓜尔胶进行物理共混制备生物基凝胶。 通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(¹H NMR)和流变仪对聚合物化学结构、接枝率、流变性能和力学性能进行表征,并考察了凝胶在不同pH值及糖浓度下刺激响应性。 结果表明,凝胶具有自修复性,修复效率可达100%;具有pH响应性,在环境pH值较高时更易形成凝胶,且凝胶强度随pH值升高而增大;同时所制凝胶具有糖响应性,在4 g/L的葡萄糖溶液中浸泡后即可导致凝胶解体。 这些结果说明功能基团APBA的引入可赋予凝胶多重响应性。 所制的双重响应性生物基凝胶具有良好的生物相容性,有望应用于生物医学、功能器件、传感等领域。     

聚乙二醇基智能水凝胶的研究进展

聚乙二醇是一种常见的水溶性高分子,其水凝胶低毒,生物相容性好,广泛应用于生物医学和药学材料;PEG分子链的末端为活泼性基团—羟基,很容易发生化学反应得到聚乙二醇功能单体,利用这种大分子单体很容易制备出结构和性能各异的水凝胶;而且其分子量的应用范围很宽(从几百到几万)。因此利用PEG为基体制备水凝胶具有独特的优势。此外,聚乙二醇基水凝胶以其众多的刺激响应功能显示出了广阔的应用前景,引起了人们的广泛关注。本文综述了近年来聚乙二醇基水凝胶研究方面的进展,包括水凝胶的合成、结构与性能的关系等,并特别强调了点击化学与超分子化学在水凝胶的设计与合成方面的重要性。