基于动态共价键的自愈性水凝胶及其在医学领域的应用

自愈性水凝胶作为一种新型仿生智能材料受到了科研人员的广泛关注.近年来,人们利用动态共价键、超分子作用,发展了一系列自愈性水凝胶,并将其应用于药物控释、细胞三维培养、组织工程等生物医用领域.本文总结和评述了基于动态共价键的自愈性水凝胶及这些水凝胶作为药物载体的相关研究,并展望了基于动态化学的自愈性水凝胶的未来发展.     

聚合物微球交联水凝胶研究进展

作为一类与人体软组织结构最为相似的材料,高分子水凝胶在医药、食品、农林、化妆品等领域应用广泛。其中,聚合物微球交联水凝胶在承受外力时聚合物可以通过链滑移或变形有效地耗散外界应力,赋予了水凝胶优异的强度和韧性,备受国内外学者关注。本文主要介绍了聚合物微球交联水凝胶、嵌段共聚物胶束交联水凝胶以及疏水缔合水凝胶的合成方法,归纳了其在传感器、组织工程以及药物释放等领域中的应用进展,对其增韧机理及应用前景进行分析,并展望了该领域的研究趋势,为可构筑高性能水凝胶提供依据。     

聚合物水凝胶基超级电容器的研究进展

可伸展性和可压缩性是超级电容器作为现代柔性可穿戴电子设备的关键性能。聚合物水凝胶因其优异的力学性能、独特的网络状结构等优点,成为新一代高性能超级电容器的理想材料。它不仅可作为高效储能的柔性电极材料,而且可作为准固态电解质材料,在克服传统液体电解质系列缺陷的同时,获得更加轻薄、安全、稳定的柔性全固态储能器件。本文以聚合物水凝胶的化学组成为线索,分别介绍了聚合物水凝胶在超级电容器电极和电解质两方面的应用研究进展,并进一步对聚合物水凝胶在该领域的发展趋势进行了展望。     

智能型水凝胶

智能型水凝胶是一类具有广泛应用前景的功能高分子材料，但由于传统水凝胶存在一些缺点因而限制了其应用，因此近年来围绕提高传统水凝胶的性能做了大量研究工作。本文从四个主要方面综述了近年来智能型水凝胶改性的研究进展。     

基于动态化学的自愈性水凝胶及其在生物医用材料中的应用研究展望

自愈性材料具有自我修复损伤的特点, 能够增加使用材料的安全性, 延长材料寿命, 是一种具有损伤管理性能的智能新材料. 基于动态化学的自愈性水凝胶是近来备受关注的一种自愈性材料, 由具有动态特性的交联网络构建形成. 交联作用为动态化学键, 即非共价键, 如弱相互作用的氢键、分子间作用力(范德华力)、配位作用、亲疏水作用等, 或可逆共价键, 如温和条件下可逆的亚胺键、双硫键、酰腙键等. 这种材料具有本征性的自愈性, 一方面可应对外界破坏造成的损伤, 进行自我修复. 另一方面动态化学键对多种环境刺激具有响应性, 能自我调节以适应环境变化, 为将自愈性水凝胶开发为自适性多功能智能新材料奠定了基础. 水凝胶具有优越的生物相容性以及和生物组织的相似性, 在生物医用材料中如药物控制释放、组织工程修复、生物仿生等领域发挥着越来越大的作用, 而开发具有自愈性的多功能智能水凝胶, 将进一步拓展其应用. 综述了近来基于动态化学的自愈性水凝胶的制备及其在生物医用材料领域中的应用研究.     

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。     

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.     

N—异丙基丙烯酰胺系温度敏感聚合物和水凝胶的研究进展

综述了近几年来Ｎ－异丙基丙烯酰胺系温度敏感聚合物和水凝胶研究的最新进展，对其合成方法，性质与结构的关系和开发应用研究都作了较详尽的报道。     

锂离子电池凝胶聚合物电解质研究进展

使用聚合物电解质可以避免传统液态锂离子电池的漏液问题,提高电池的安全性能和能量密度,并可实现电池的薄型化、轻便化和形状可变等优点.目前,聚合物电解质的研究集中在凝胶型的复合和多孔聚合物电解质两大类.本文对各类凝胶聚合物电解质的特点、功能及研究情况逐一进行了介绍,对凝胶聚合物电解质的发展趋势进行了展望.     

纳米水凝胶合成方法的研究进展

粒径在1～1000nm范围内的纳米水凝胶可用于药物输送、医学诊断、生物传感器和生物物质分离等领域,近年来受到国内外普遍关注。本文从合成纳米水凝胶的原料入手,分别从单体与交联剂聚合和聚合物后交联两个方面综述了纳米水凝胶合成方法的研究进展。通过单体与交联剂聚合合成纳米水凝胶的方法主要有三种:沉淀聚合法、反相乳液聚合法和微模板聚合法。采用聚合物后交联合成纳米水凝胶的方法主要有四种:沉淀/交联法、乳化/交联法、自组装/交联法和微模板成型/交联法。另外,对这些合成方法的优缺点进行了评述,并对生物医用纳米水凝胶合成方法的研究方向提出了一些粗浅的看法。     

一种新型光致发光自愈合水凝胶的合成

采用自由基聚合法制备了具有光致发光特性的自愈合水凝胶, 解决了光致发光配合物在水相荧光猝灭的问题. 通过分子设计, 利用共价键将油溶性的含Eu稀土配合物引进水凝胶体系中, 发现该配合物在水凝胶体系中稳定存在, 不扩散. 含Eu稀土配合物具有紫外光致发光的特性, 赋予该水凝胶良好的可识别性. 同时该水凝胶含有动态硼酸酯键, 其快速愈合的特性使该水凝胶在受损后能短时间内修复损伤, 为制备可发光水凝胶和可识别生物医用材料提供了新的思路.     

氢键型水凝胶自修复行为的Monte Carlo模拟

基于氢键型自修复水凝胶的结构特征构建了其横截面的格气模型, 并利用Monte Carlo模拟方法对其自修复行为进行研究. 首先根据自修复过程中的比热峰值确定了氢键的临界联结分数, 然后重点考察了氢键强度、 合作效应以及平均断面间距对其自修复行为的影响. 在此基础上, 进一步研究了氢键型凝胶的动态修复过程, 讨论了相关因素对自修复时间等动态性质的影响. 结果表明, 氢键型凝胶的自修复在本质上归属于一级热力学相变, 且氢键强度是自修复过程中的最关键因素. 同时, 初始断面间距和格子间的合作效应也可显著影响凝胶的自修复行为.     

磁场敏感性水凝胶研究进展

磁场敏感性水凝胶是一类由聚合物三维网络和磁性组分所构成的复合凝胶,其在药物控制释放、人工肌肉、酶的固定与蛋白质分离等领域具有良好的应用前景。本文综述了磁场敏感性水凝胶的制备方法及其在上述领域的应用。     

自修复超疏水涂层材料研究进展

超疏水涂层材料具有自清洁、减阻、防雾、防黏附等特点,被广泛应用于防腐涂层、管道运输、油水分离等领域。但超疏水涂层材料在使用过程中由于物理磨损和化学腐蚀等原因易使其丧失超疏水性能,限制了其在工业中的实际应用,因此自修复超疏水涂层材料应运而生,且成为近年来的研究热点。本文综述了自修复超疏水涂层材料的最新研究进展,总结并对比了外援型自修复超疏水涂层材料和本征型自修复超疏水涂层材料的优缺点,同时对该领域的未来发展前景进行了简要展望。     

海藻酸动态共价交联水凝胶的制备及其自愈合性能

利用高碘酸钠氧化海藻酸得到带有醛基的海藻酸,利用水合肼与聚乙二醇反应得到末端为酰肼基的聚乙二醇,以二者为原料利用醛基与酰肼基反应形成酰腙键的动态化学反应,赋予天然生物大分子水凝胶优良的自愈性和p H响应性.通过红外光谱、核磁共振光谱、动态黏弹谱、电子万能试验机等表征了材料的结构、水凝胶的自愈合能力以及p H响应性.结果表明,该水凝胶具有良好的力学性能和自愈合能力,能够在不加热和不添加催化剂的情况下,在温和的生理环境下自发实现切口愈合.同时水凝胶具有p H响应性,在碱性环境中成凝胶,在酸性环境中则转变为溶液状态,并且这种凝胶—溶液转变可重复多次.这些优异的性能,加上简单的制备方法、良好的生物相容性将为这类材料在生物医用领域的应用提供坚实的基础.     

超分子聚合物复合材料及其自愈合行为

超分子聚合物复合材料定义为纤维、填料等增强体均匀分散在超分子聚合物基体中的复合材料。根据超分子聚合物与增强体之间化学键连接的不同可分为三种类型:(1)无化学键;(2)共价键;(3)非共价键。超分子聚合物复合材料与分子聚合物复合材料共同组成了完整的聚合物复合材料体系。本文综述可自愈合的氢键、π-π堆叠和金属配位型超分子聚合物复合材料的研究进展。     

强韧型自愈合水凝胶的研究进展

水凝胶作为一种由大量水和与众不同的三维网状结构构成的智能软材料,已经广泛应用于许多领域,如药物输送、软骨修复、废物处理及电子设备等。然而,水凝胶不良的机械性能及自愈合性极大地限制了它们的潜在应用。目前已报道的韧性水凝胶通常不具有或只有很弱的自修复性,而自修复水凝胶通常机械性能非常弱。因此,研发具有高效自修复性能和优异机械性能的水凝胶材料,无论是从学术角度还是工业角度都是非常重要的。本文总结了近些年来强韧型自愈合水凝胶的最新研究进展,从其制备方法、性能等方面进行了简要介绍,并对未来的发展前景进行了展望。     

Modulation of Self-healing of Polyion Complex Hydrogel by Ion-specific Effects

We have prepared polyion complex (PIC) hydrogel consisting of poly(3-(methacryloylami no) propyl-trimethylamonium chloride) and poly(sodium p-styrenesulfonate) polyelectrolytes via a two-step polymerization procedure and have investigated specific ion effects on the selfhealing of the PIC hydrogel. Our study demonstrates that the mechanical properties of the PIC hydrogel are strongly dependent on the type of the ions doped in the hydrogel. The ion-specific effects can be used to modulate the self-healing efficiency of the PIC hydrogel. As the doped anions change from kosmotrops to chaotropes, the self-healing efficiency of the PIC hydrogel increases. A more chaotropic anion has a stronger ability to break the ionic bonds formed within the hydrogel, leading to a higher efficiency during the healing.     

水凝胶流变学研究概况

水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性,其结构呈三维网状结构,与细胞外基质相似,在药物释放和组织工程等领域具有广阔的应用前景,被广泛地用于生物制药、生物材料和医学等领域。流变学可以描述材料的流动特性和力学性能,水凝胶的粘弹响应对材料内部结构的变化也非常敏感,因此流变行为被视为研究水凝胶的一种重要方法。本文综述了流变学方法在水凝胶研究中的应用,介绍了水凝胶流变学的研究方法,讨论了影响水凝胶流变学特征的因素,并展望了水凝胶流变学的发展前景。