聚乙烯光引发交联及其工业应用研究的新进展

结合作者近年来在聚乙烯光引发交联及其工业应用研究的系统工作,评述了该领域国内外的研究进展和取得的主要突破性成果,简要介绍了聚乙烯本体光交联的强化引发体系、光交联机理、交联点微结构和晶体形态结构及其性能特征,介绍了光交联聚乙烯电缆新技术和未来的应用前景.     

聚乙烯光引发交联过程中的表面光氧化和光稳定

通过测定凝胶含量并利用红外-光声光谱和光电子能谱对光交联聚乙烯表面氧化程度和氧化产物进行了研究.结果表明,聚乙烯光交联过程中随着光照时间的增加,表面光氧化加剧,氧化产物主要是氢过氧化物和含羰基的化合物.考察了预辐照和添加受阻胺型光稳定剂对聚乙烯光交联过程的影响,发现这两种方法都能有效地降低光交联聚乙烯(XLPE)的表面氧化,但有些光稳定剂会降低XLPE的交联度.     

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.     

基于无铜点击反应的水凝胶合成

水凝胶是一种交联高分子材料, 在药物传输、传感器技术、组织工程中发挥重要作用。通过高效率和高精确度的点击反应合成水凝胶, 具有快速、模块化以及副反应少等优点, 并且能够得到近乎理想的网络结构。Cu（Ⅰ） 催化的叠氮-炔之间的环加成 （CuAAC） 反应作为点击反应的典型代表, 已广泛应用于水凝胶的制备。但由于该反应在制备水凝胶的过程中使用了Cu（Ⅰ） 催化剂, 导致产品易被金属铜盐污染, 从而使该反应在其制备领域受到限制。基于此, 无铜点击反应,如巯基-烯/炔反应、呋喃/蒽-马来酰亚胺 （MI） 修饰的 Diels-Alder 环加成 （D-A） 反应以及环张力促进的叠氮-炔环加成反应 （SPAAC） 已经被应用到水凝胶的制备以及功能化方面。本文就近年来上述无铜点击反应在水凝胶合成及功能化方面的应用进行综述, 并对其发展趋势进行展望。     

含有锂皂土/聚多巴胺复合纳米微粒的再生丝蛋白水凝胶

在辣根过氧化物酶/过氧化氢酶促交联(化学交联)制备再生丝蛋白化学交联凝胶的过程中,通过引入锂皂土/聚多巴胺复合纳米材料作为第二组分,以调节反应并提高化学交联效率;再经乙醇熟化后,再生丝蛋白化学交联凝胶中可进一步形成物理网络,进而得到双交联凝胶.结果表明,第二组分的引入不仅能够提高再生丝蛋白化学交联水凝胶的力学性能,并有利于后续均匀物理交联网络的形成,致使最终所得双交联水凝胶具有更好的力学性能.同时,由此制备的双交联水凝胶传承了再生丝蛋白良好的生物相容性以及与交联结构密切相关的生物降解性,并具备了诱导干细胞成骨分化的能力,因而在软骨修复等领域具有潜在的应用价值.     

光敏剂存在下3,4-聚异戊二烯的光交联反应

本文研究了在敏化剂二苯甲酮存在下3,4-聚异戊二烯的光交联反应。发现在80W高压汞灯辐照下,二苯甲酮敏化的3,4-聚异戊二烯能够发生光交联反应,其凝胶含量、交联密度与光照时间、3,4-聚异戊二烯的分子量以及二苯甲酮的用量有关。用FTIR和C¹³NMR证实了该交联反应以外双键的2+2加成为主。     

环糊精超分子水凝胶*

本文综述了近年来基于环糊精包合作用的超分子水凝胶的研究进展,主要包括：环糊精与线性、星型、接枝、超支化聚合物包合形成的多聚(准)轮烷自组装制备超分子物理凝胶及功能化多聚(准)轮烷经交联反应制备超分子化学凝胶;环糊精、环糊精二聚体及其水溶性聚合物与带疏水性侧基的聚合物经“锁-钥匙”包合作用形成超分子物理凝胶;及其在药物、基因释放载体与组织工程支架中的应用。着重介绍了剪切、温度、pH值、光等刺激-响应性超分子水凝胶的设计与制备。     

光控水凝胶的构筑及在生物医药领域的应用

水凝胶由于具有优越的保水性、良好的生物相容性和可降解性,被认为是最接近人体组织的生物医用材料。通过构建环境敏感水凝胶可以高度拟合生物组织的微环境,实现其在组织工程与再生医学领域的应用。由于光具有非物理接触和时空分辨等优势,利用光调控技术可实现水凝胶微环境的精确构筑与调控。本文重点介绍了近年来光控水凝胶的构筑,以及在生物医学和材料领域的应用进展。     

紫外光共聚交联制备GelMA/PEGDA水凝胶

为避免物理交联明胶基水凝胶的热不稳定性,以及化学方法交联明胶基水凝胶存在的毒性,本文采用丙烯酰化的方法将甲基丙烯酸酐(MA)与明胶反应,在明胶分子链上引入双键结构,并且实现了紫外光照射引发甲基丙烯酰胺基明胶(GelMA)与聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)共聚交联制备水凝胶。研究了不同的MA加入量对明胶修饰度的影响,并对GelMA/PEGDA交联水凝胶理化性质进行了测试和分析。结果表明:体系中PEGDA含量增加,能释放更多的自由基,增加交联反应的活性和程度,使水凝胶形成更加致密的三维网络结构。并且GelMA/PEGDA交联水凝胶在37℃比GelMA交联水凝胶更加稳定。GelMA/PEGDA交联水凝胶将来有望成为组织工程的支架材料。     

具生物活性的快速光交联生物可降解水凝胶的设计合成

采用开环聚合方法合成了一系列水溶性生物可降解的低聚(丙交酯-co-丙烯酸酯碳酸酯)-b-聚乙二醇-b-低聚(丙交酯-co-丙烯酸酯碳酸酯)(OLAC-PEG-OLAC)三嵌段共聚物,并通过光交联方法方便制备得到具生物活性的新型生物可降解水凝胶.流变测试表明水凝胶储存模量(170～10000 Pa)和凝胶时间(0.8～8min)均可通过调节丙烯酸酯碳酸酯(AC)单元数、聚合物浓度及光引发剂浓度等得到控制.降解实验表明水凝胶的降解速率可通过改变AC和丙交酯(LA)单元数进行调控.含巯基的生物活性分子如RGDC短肽可通过迈克尔加成反应直接链接到OLAC-PEG-OLAC上,由此可方便制备可注射性的具生物活性的生物可降解水凝胶.MG63成骨细胞实验表明RGDC短肽功能化的OLAC-PEG-OLAC水凝胶可很好地促进细胞黏附和生长.该快速光交联生物可降解水凝胶以其优异的凝胶、降解和生物功能化等性能可望为生物组织工程提供理想的三维活性多孔支架.     

光交联自支撑丝素蛋白水凝胶的三维快速成型

将丝素蛋白(SF)光诱导自交联原理与挤出式三维(3D)打印相结合, 开发了光交联自支撑SF水凝胶的原位成型加工技术. 采用旋转流变仪、 光流变测试系统和改装的挤出式3D打印设备等对SF溶液的流变性能、 光交联性能和成型加工性能等进行研究. 结果表明, SF溶液主要表现为黏性特征, 结构强度和稳定性均较差. 利用SF的光诱导自交联特性, 以三联吡啶氯化钌[Ru(Ⅱ)]和过硫酸钾(KPS)为蓝光引发体系, 可实现SF水凝胶的快速光交联成型. SF光交联行为符合指数函数增长模型, 因“滤镜效应”, 当Ru(Ⅱ)的浓度为0.05 mmol/L时, SF具有最佳的光交联性能. 通过调节气压、 针头孔径、 移动速度及固化速率等参数, 采用3D打印设备可实现从单层几何结构到多层三维网络构型SF凝胶材料的高效、 精准构建, 为SF的生物3D打印提供了新思路.     

温敏性抗菌水凝胶的制备与控释技术研究进展

温敏水凝胶是一类通过感知温度变化使自身发生相变的智能型聚合物凝胶,通过负载抗菌剂或抗菌性单体制备抗菌水凝胶是近年来药物控制释放、组织工程以及生物免疫等领域关注的热点。本文概述了负载抗菌剂型温敏性抗菌水凝胶的物理交联和化学交联制备技术的研究概况,着重阐述了温敏性抗菌水凝胶的孔径调控、制备材料调控、载药模式调控等技术的研究进展,并对温敏性抗菌水凝胶的控释技术应用前景,特别是在生物质材料领域的应用前景进行了展望。     

新型羧甲基壳聚糖水凝胶流变性能,药物释放及细胞相容性研究

羧甲基壳聚糖含有丰富的羧基和氨基, 通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)共催化交联羧甲基壳聚糖形成新型水凝胶. 调节EDC/NHS用量, 制备不同交联度的羧甲基壳聚糖水凝胶(CMCS hydrogels). 研究水凝胶的流变行为, 结果表明, 高交联度的水凝胶具有较好的弹性形变能力, 较高的储存模量, 这是因为随着交联度的升高, 羧甲基壳聚糖水凝胶化学交联网络结构趋于完善. 以胸腺五肽(TP-5)为模型药物, 初步评价CMCS水凝胶药物释放行为, 结果表明水凝胶交联度越高, 胸腺五肽释放速度越慢. MTT法初步评价了水凝胶细胞毒性, 细胞形态和细胞相对增值速率, 结果表明水凝胶毒性很低. 由此可见, 水凝胶具有良好的生物相容性, 在药物缓释和组织工程领域具有广阔的应用前景.     

甲基丙烯酰胺基明胶水凝胶研究进展

甲基丙烯酰胺基明胶(GelMA)水凝胶的制备及其在生物医学领域的应用是最近十几年的研究热点。GelMA水凝胶因其独特的光致交联特性,可以加工成不同形貌的水凝胶支架材料,同时,因其具有可控的力学性能、降解性能,以及优秀的生物相容性,已成为具有广泛应用前景的生物高分子聚合物材料。本文主要介绍了GelMA水凝胶在止血材料、创伤敷料、组织工程支架、药物控释、骨缺损修复等领域的研究进展。     

天然高分子材料水凝胶的制备及其应用进展

水凝胶是一种由高分子聚合物构成的三维网络材料,用自然界中天然存在的高聚物及其衍生物材料构建水凝胶,具有生物相容性、环境敏感性高、生物可降解性和对环境无污染等优势。本文介绍了近几年天然高分子水凝胶材料在医药卫生、食品、农业和环保等领域的应用情况;并按材料来源的不同,分类综述了蛋白质、多肽类水凝胶,海藻多糖水凝胶,动物多糖水凝胶,植物多糖水凝胶,其改性和制备复合水凝胶的最新技术、功能特性以及应用领域;最后对天然高分子水凝胶制备的改进方向和重点应用领域进行了展望。     

海藻酸盐-壳聚糖复合微/纳米凝胶研究进展

综述了海藻酸盐-壳聚糖复合微/纳米凝胶研究进展.指出海藻酸盐与壳聚糖的生物相容性、黏附性和降解性良好,以其为原料制备微/纳米凝胶具有方法简便安全、对药物包载效果好等优点,且与常规尺寸凝胶相比分散性和透过性较好.两者复合制备微/纳米凝胶主要采用一步交联、两步交联、自组装等方法,与单一组分凝胶相比优势明显,在药物输送等领域具有良好的应用前景.     

共轭聚合物水凝胶的制备与应用进展

共轭聚合物水凝胶是利用共轭聚合物制备的水凝胶材料,兼备水凝胶的力学性质、溶胀性质和共轭聚合物优异的电化学特性.共轭聚合物水凝胶的制备方法多样,主要有原位聚合、直接填充、物理交联和化学交联等.同时,在面对环境和能源领域的应用挑战时,共轭聚合物水凝胶具备良好的发展潜能,可广泛应用于药物释放、能量转换、能量储存、传感器、组织损伤修复和污水处理等诸多领域.本文系统归纳了共轭聚合物水凝胶的制备方法和应用,对其研究目前存在的主要问题以及未来发展方向进行了分析.     

肽自组装水凝胶的制备及在生物医学中的应用

短肽自组装水凝胶作为一种新型的生物材料,具有生物相容性高、免疫原性低、含水量高、降解产物可被机体重吸收利用、结构与天然细胞外基质类似等优点,使其在材料科学、生物医药及临床医学等领域具有广阔的应用前景。在这篇综述中,我们主要介绍了常用的几种制备稳定的肽自组装水凝胶方法,包括酶催化的水凝胶化、化学/物理交联的水凝胶化以及光催化的水凝胶化。进一步,我们介绍一些关于肽自组装水凝胶在药物递送和抗肿瘤治疗、抗菌和伤口愈合以及3D生物打印和组织工程中的应用。我们希望通过本文的论述能引起更多的人对肽自组装水凝胶的关注,以推进其在生物医学领域应用的发展。     

PANI导电水凝胶的制备及其进展

导电水凝胶结合了水凝胶和导电高分子电性能的独特特性,并且具有特殊三维网络结构。其中聚苯胺(PANI)由于其独特的导电性能得到了广泛应用,因此PANI导电水凝胶是导电水凝胶中研究最为广泛的。本文综述了PANI导电水凝胶的制备方法及其发展,详述了PANI导电水凝胶的四种制备方法:直接填充、原位聚合、化学交联和物理交联。其中,利用直接填充和原位聚合方法制得PANI水凝胶是较传统的方法,获得的PANI水凝胶是由绝缘的水凝胶组分和导电的PNAI组分组合在一起,电化学性能不高。化学交联法的应用提高了导电水凝胶的电化学性能,物理交联法应用较少。最后,对导电水凝胶材料的应用以及未来发展方向进行了展望。     

SBS光交联反应及其性能研究

利用测定凝胶含量的方法 ,对SBS热塑性弹性体在紫外光辐照下的交联反应进行了研究。研究表明 ,SBS经光交联剂的引发能很好地发生交联 ,在所采用的光引发剂蒽醌、苯芴酮、三硝基芴酮、安息香乙醚中 ,安息香乙醚的交联效果最佳。另外 ,通过红外光谱对交联反应动力学进行了研究 ,结果发现SBS中乙烯双键含量的增加对交联反应影响不大 ,因为乙烯双键含量的增加 ,只会加速分子内反应 ,对分子间的交联反应没有贡献。辐照膜的差示扫描量热及热失重分析表明 ,交联后的SBS膜热稳定性增大 ,且随交联程度的增加 ,热稳定性增大 ,并用扫描电镜对交联膜的微观结构进行了表征