刺激响应型水凝胶

刺激-响应型高分子材料的应用

摘要：响应型高分子材料通过调节离子、分子的运输，改变润湿性，附着一些不同的材料，或是将化学和生物的新号转化成光、电、热和力学信号（反之亦然），可以适应周围的环境。这些材料在载药、诊断、生物组织工程和智能光学系统，以及生物传感，微电子系统，染料和纺织等众多领域中正越来越多的发挥着重要作用。我们综述了自组装形成的纳米结构的刺激-响应型高分子材料应用中的最新进展和挑战。我们也提出了新兴发展的关键性轮廓。

为维持生命和保持生物功能，自然需要选择性地制备能够提供特殊化学功能和结构的分子组装和界面，它们能够改变环境。合成的高分子材料（图1）具有非常相似属性，准备用于各种应用，例如功能上类似于自然界面的响应性的生物界面，药物缓释，能够对环境有响应或相互作用的涂料，和肌肉活动相似的复合材料，应用于很小浓度分析的传感器的薄膜和粒子。

本文主要关注刺激-响应型的分子纳米结构，他们有能力发生结构和化学变化，以应对接收的外部信号。这些变化伴随着聚合物许多物理性质的变化。信号来自于材料环境的变化，例如温度、化学组成或作用力的变化，它也可以通过光照或受到电场、磁场的作用而触发。这里，我们只分析薄膜和纳米粒子中刺激-响应型纳米结构高分子材料和体系应

刺激-响应型高分子材料的应用

摘要：响应型高分子材料通过调节离子、分子的运输，改变润湿性，附着一些不同的材料，或是将化学和生物的新号转化成光、电、热和力学信号（反之亦然），可以适应周围的环境。这些材料在载药、诊断、生物组织工程和智能光学系统，以及生物传感，微电子系统，染料和纺织等众多领域中正越来越多的发挥着重要作用。我们综述了自组装形成的纳米结构的刺激-响应型高分子材料应用中的最新进展和挑战。我们也提出了新兴发展的关键性轮廓。

为维持生命和保持生物功能，自然需要选择性地制备能够提供特殊化学功能和结构的分子组装和界面，它们能够改变环境。合成的高分子材料（图1）具有非常相似属性，准备用于各种应用，例如功能上类似于自然界面的响应性的生物界面，药物缓释，能够对环境有响应或相互作用的涂料，和肌肉活动相似的复合材料，应用于很小浓度分析的传感器的薄膜和粒子。

本文主要关注刺激-响应型的分子纳米结构，他们有能力发生结构和化学变化，以应对接收的外部信号。这些变化伴随着聚合物许多物理性质的变化。信号来自于材料环境的变化，例如温度、化学组成或作用力的变化，它也可以通过光照或受到电场、磁场的作用而触发。这里，我们只分析薄膜和纳米粒子中刺激-响应型纳米结构高分子材料和体系应

封面

题目 作者 壳聚糖智能水凝胶 吴雪辰

壳聚糖智能水凝胶 作者：吴雪辰 罗育阳

摘要：壳聚糖智能水凝胶作为一种天然高分子材料，由于其来源于自然而具有的生物可降解性、无毒、来源广泛等优良的性能，近些年已经成为研究的热点。而智能水凝胶本身对温度、PH、电磁性能等外界刺激能做出迅速的反应同时也收到广泛关注。结合两者的优点合成的壳聚糖智能水凝胶更是具有了更加突出的优势。下面从定义、制备以及应用等方面简单的对壳聚糖智能水凝胶最近几年的发展进行浅析。

关键词：壳聚糖，智能水凝胶，壳聚糖智能水凝胶，药物缓释。

罗育阳

1．定义

甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键形式联接而成的多糖，是一种天然高分子化合物。壳聚糖是其乙酰化产物。壳聚糖与甲壳素结构的差别在于C2位的取代基不同，壳聚糖是氨基（—NH2），而甲壳素是乙酰氨基（—NHCOCH3）。Fig.1是甲壳素与壳聚糖的化学结构式。[1]

脱乙酰基

Fig.1

水凝胶或称含水凝胶为亲水性但不溶于水的聚合物, 它们在水中可溶胀至一平衡体积仍能保持其形状。[2]智能水凝胶一般是有机高分子水凝胶材料，其上的功能基团使水凝胶的吸水量对周围环境敏感如温度、pH、电、

PVA水凝胶的制备与研究

关键词：PVA水凝胶 制备 研究 表征 应用

摘要：简要评述了聚乙烯醇水凝胶的制备方法,评述了PVA水凝胶的研究现状与前景展望，

详细介绍了本课题传统PVA水凝胶及温敏性凝胶的制备测试方法，总结了凝胶的应用，并展望了未来PVA水凝胶的发展趋势。

高分子凝胶是基础研究以及技术领域的一种重要材料。凝胶是指溶胀了的高分子聚合物相互联结，形成三维空间网状结构，又在网状结构的空隙中填充了液体介质的分散体系。近几年，高分子水性凝胶（又被称为水凝胶）的研究获得了极大的重视。水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物，具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性，在生物医学和生物工程中具有广泛的用途。

常见的水凝胶有聚酰胺水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶等。本课题主要针对于PVA水凝胶。

1 PVA水凝胶的制备

PVA水凝胶的制备按照交联的方法可分为化学交联和物理交联。化学交联又分辐射交联和化学试剂交联两大类。辐射交联主要利用电子束、γ射线、紫外线等直接辐射PVA溶液，使得PVA分子问通过产生自由基而交联在一起。化学试剂交联则是采用化学交联剂使得PVA分子间发生化学交联而形成凝

PVA水凝胶的制备与研究

关键词：PVA水凝胶 制备 研究 表征 应用

摘要：简要评述了聚乙烯醇水凝胶的制备方法,评述了PVA水凝胶的研究现状与前景展望，

详细介绍了本课题传统PVA水凝胶及温敏性凝胶的制备测试方法，总结了凝胶的应用，并展望了未来PVA水凝胶的发展趋势。

高分子凝胶是基础研究以及技术领域的一种重要材料。凝胶是指溶胀了的高分子聚合物相互联结，形成三维空间网状结构，又在网状结构的空隙中填充了液体介质的分散体系。近几年，高分子水性凝胶（又被称为水凝胶）的研究获得了极大的重视。水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物，具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性，在生物医学和生物工程中具有广泛的用途。

常见的水凝胶有聚酰胺水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶等。本课题主要针对于PVA水凝胶。

1 PVA水凝胶的制备

PVA水凝胶的制备按照交联的方法可分为化学交联和物理交联。化学交联又分辐射交联和化学试剂交联两大类。辐射交联主要利用电子束、γ射线、紫外线等直接辐射PVA溶液，使得PVA分子问通过产生自由基而交联在一起。化学试剂交联则是采用化学交联剂使得PVA分子间发生化学交联而形成凝

PVA水凝胶的制备与研究

关键词：PVA水凝胶 制备 研究 表征 应用

摘要：简要评述了聚乙烯醇水凝胶的制备方法,评述了PVA水凝胶的研究现状与前景展望，详细介绍了本课题传统PVA水凝胶及温敏性凝胶的制备测试方法，总结了凝胶的应用，并展望了未来PVA水凝胶的发展趋势。

高分子凝胶是基础研究以及技术领域的一种重要材料。凝胶是指溶胀了的高分子聚合物相互联结，形成三维空间网状结构，又在网状结构的空隙中填充了液体介质的分散体系。近几年，高分子水性凝胶（又被称为水凝胶）的研究获得了极大的重视。水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物，具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性，在生物医学和生物工程中具有广泛的用途。

常见的水凝胶有聚酰胺水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶等。本课题主要针对于PVA水凝胶。

1 PVA水凝胶的制备

PVA水凝胶的制备按照交联的方法可分为化学交联和物理交联。化学交联又分辐射交联和化学试剂交联两大类。辐射交联主要利用电子束、γ射线、紫外线等直接辐射PVA溶液，使得PVA分子问通过产生自由基而交联在一起。化学试剂交联则是采用化学交联剂使得PVA分子间发生化学交联而形成凝胶，常用的交联

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化学推进剂与高分子材料

Chemical Propellants & Polymeric Materials

2014年第12卷第2期

高强度水凝胶的研究现状

王兰兰，赵燕

（重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆 400054）

摘 要：综述了纳米复合水凝胶、滑动环水凝胶、疏水缔合水凝胶、大分子微球复合水凝胶、tetra–PEG水凝胶和双网络水凝胶等6类高强度水凝胶的研究现状及其应用情况，并探讨了高强度水凝胶的发展趋势。

关键词：高强度水凝胶；发展；应用

中图分类号：O648.1 文献标识码：A 文章编号：1672–2191(2014)02–0036–05

水凝胶是由三维交联网络结构高聚物和介质共同组成的多元体系[1]，因具有良好的吸水、保水、生物相容性及能对刺激产生相应的智能特性等优良性能，其应用已渗入到农、林、牧、园艺、沙漠防治、医疗卫生、生物医药、建筑、石油化工、日用化工、食品、电子和环保等领域，并仍在向更广阔的应用领域拓展[2–3]。但绝大部分利用天然或合成材料制得的水凝胶机械性能都很差。普通结构的水凝胶往往在较低含水量时具有一定的机械性能，而在较高含水量时（如质量分数＞90%）机械强度显著

调 研 报 告

——聚乙烯醇水凝胶的发展现状及研究方向

1．研究背景

高分子凝胶是基础研究以及技术领域的一种重要材料。凝胶是指溶胀了的高分子聚合物相互联结，形成三维空间网状结构，又在网状结构的空隙中填充了液体介质的分散体系．近几年，高分子水性凝胶(又被称为水凝胶)的研究获得了极大的重视。水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物，具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性，在生物医学和生物工程中具有广泛的用途。

自从20世纪70年代末，美国Tanaka发现凝胶的体积相变现象以来，响应型凝胶（responsive hydrogel）作为一类新兴的智能材料，尤其是作为软湿件材料 成为智能高分子材料中的重要研究领域，在医药和生物工程中有着广泛的应用．当环境的pH值、离子浓度、温度、光照和电磁场或特定化学物质发生变化时，凝胶的体积也随之发生变化，有时还出现相的转变．这种体积的急剧扩张或收缩的变化是可逆的、不连续的，这种现象称为凝胶的敏感性 ．正是由于高分子水凝胶环境刺激响应这一智能化功能，使其在许多领域得以广泛的研究和应用。目前对于响应型凝胶的研究主要还集中在以温度、环境的pH值、离子浓度等激发因素为主。 2．PVA

水凝胶制备及性能研究法 经典研究方法

第5 9卷

第1 2期

化

工

学

报( ia Chn )

V01 9 N o 2 .5 .1 De e be 2 8 cm r 00

20年 1 08 2月

J u n l o Ch mia I d sr a d E gn e ig ora f e cl n u ty n n ie rn

P A/ A复合水凝胶溶胀及无机 V S三氮离子传递性能赖子尼，崔英德。,吴星祥。(北工业大学材料学院，陕西西安 7 0 7;中国水产科学院珠江水产研究所，广东广州 50 8;西 1 0 2 1 3 0仲恺农业工程学院化学与化工系，广东广州 50 2 ) 1 2 5

摘要：以聚乙烯醇 ( VA) P、海藻酸钠 ( A) s、活性炭、硼酸和氯化钙为原料，制备复合水凝胶微生物固定化载体材料，分析了离子在水凝胶膜中的扩散渗透机理，采用池膜法测定水凝胶的 NH+、NO{、N0离子扩散性

能。结果表明。在 P VA、S A、活性炭含量分别为 4、20及 0 2时，以 5的氯化钙的饱和硼酸溶液为交 . . 联剂，交联时间 1 n的条件下制备的固定化脱氮微生物载体传递性能最佳。复合水凝胶平衡溶胀度、扩散系 5mi

数随 P A浓度升高而增大

中期报告

题目：果胶

-壳聚糖复合水凝胶

的制备及性能研究

1设计（论文）进展状况 由于壳聚糖的分子中含有-NH2，果胶的分子中含有-COOH，为了降低果胶的水溶性，在适当体系下，它们之间会发生复合反应，生成壳聚糖/果胶(CHI/PEC)聚电解质复合凝胶。(CHI/PEC)复合凝胶可以随着环境pH、离子强度的变化，其结构出现相应的响应，常用来制备具有pH敏感性的膜和微球，可用于食品、保健品、药物负载与缓释等方面。与原单糖基水凝胶相比，该复合物水凝胶的疏水性大大增强，药物基质在胃酸环境下的溶蚀作用大大减弱。作为一种具有巨大开发潜力的靶向制剂，在保证药物通过上消化道时尽可能少损失的同时，仍能控制载体材料在结肠特异酶作用下的持续降解，保证药物的缓慢释放，在较长时间段内维持较高的血药浓度，达到治疗的目的。这是目前可预见的最有开发潜力、最有现实可行性的结肠靶向给药系统。 本人从2013年11月27日进入实验室工作，在第一学期第十三周至十四周，熟悉实验室仪器使用方法，根据老师的指导，阅读与课题相关的中、外文文献及其相关内容的基本知识；完善设计方案，准备实验材料。 第一学期第十五周至第十六周，果胶/壳聚糖复合水凝胶的制备。制备方法如下： 按不同方法，不