水凝胶调查报告

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  • 时间:2017-10-12
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  • 专栏:水凝胶硅水凝胶隐形眼镜尚赫凝胶

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    一、引言

    1.水凝胶(Hydrogel)的定义

    以水为分散介质的凝胶。具有交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团而形成能遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系,性质柔软,能保持一定的形状,能吸收大量的水。凡是水溶性或亲水性的高分子,通过一定的化学交联或物理交联,都可以形成水凝胶。

    这些高分子按其来源可分为天然和合成两大类。天然的亲水性高分子包括多糖类(淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸,壳聚糖等)和多肽类(胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等)。合成的亲水高分子包括丙烯酸及其衍生物类(聚丙烯酸,聚甲基丙烯酸,聚丙烯酰胺,聚N-聚代丙烯酰胺等)。

    2.水凝胶的用途

    作为一种高吸水高保水材料,水凝胶被广泛用于多种领域,如:干旱地区的抗旱,农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂,原油或成品油的脱水,在矿业中的抑尘剂,食品中的保鲜剂、增稠剂,医疗中的药物载体等等。值得注意的是,不同的应用领域应该选用不同的高分子原料,以满足不同的需求。

    二.水凝胶方面近五年的威尼斯人娱乐平台发表情况

    1.Nature

    以hydrogel为主题进行搜索,找到近五年的威尼斯人娱乐平台,数据统计如下:

    2010年 34篇 2009年 83篇

    2008年 73篇 2007年 76篇

    2006年 53篇

    2.中国学术期刊网络出版总库:(关键词:水凝胶)

    2010年 20篇 2009年 186篇

    2008年 167篇 2007年 161篇

    2006年 135篇

    3.中国博士学位论文全文数据库:(关键词:水凝胶)

    2009年 8篇 2008年 9篇

    2007年 4篇 2006年 9篇

    4.中国优秀硕士学位论文全文数据库:(关键词:水凝胶)

    2009年 32篇 2008年 22篇

    2006年 48篇 2006年 19篇

    从统计数字来看,近年来对水凝胶的研究越来越多。10年截止到3月份,国内外都各有大量的威尼斯人娱乐平台出现,从整个趋势看,水凝胶又是今年的研究热点,值得我们关注。

    三.不同水凝胶的制备的研究

    1.红薯淀粉水凝胶制备

    以红薯淀粉为原料,以4-二甲基氨基吡啶为催化剂,于水相中经过醋酸酐酯化处理制备红薯淀粉水凝胶。确定制备红薯淀粉水凝胶的最佳工艺条件,红外光谱确认在淀粉中引入了羧甲基。红薯淀粉水凝胶吸水性增强,黏度增大,糊透明度得到改善,说明红薯淀粉水凝胶具有优良吸水特性。

    2.锌酞菁接枝温敏水凝胶的制备

    将具有较高光催化活性的反应型锌酞菁负载到温敏聚合物——聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶载体上,制得一种新型的温敏高分子催化剂。研究酞菁接枝水凝胶的温敏性能,发现其对温度有明显的依赖性和响应性。通过对α-萘酚进行光催化氧化实验,发现其在可见光照射下具有较高的光催化活性,气质分析得到其氧化产物主要是邻苯二甲酸。另外,循环实验表明该催化剂具有较好的稳定性,可重复使用。

    3.pH响应性聚膦腈水凝胶的制备

    以N,N-二甲基乙二胺为阳离子型取代基,甲基丙烯酸羟乙酯或烯丙胺为共取代基,制备了同时带有pH响应性侧基和不饱和双键侧基的聚膦腈。该聚合物的结构和组成经1H NMR和FTIR确认后,通过自由基引发交联得到聚膦腈凝胶。凝胶在不同介质中的吸水率测试结果表明,该阳离子型聚膦腈水凝胶的溶胀行为受聚合物侧基组成、介质pH、离子强度和阴离子价态影响显著,有望与葡萄糖氧化酶结合后实现对胰岛素的葡萄糖响应释放。

    4.高强度PAM/PVA互穿网络水凝胶的合成

    以聚丙烯酰胺(PAM)为基体,聚乙烯醇(PVA)为增强体,采用两步水溶液聚合法合成具有较高机械强度的PAM/PVA互穿网络水凝胶。研究PVA、交联剂用量对PAM/PVA互穿网络水凝胶拉伸强度及伸长率的影响,探讨水凝胶的应力松弛及析出PVA对水凝胶的增韧机理.实验表明,制备的互穿网络水凝胶具有较高的机械强度和韧性,最高拉伸强度为2.4 MPa,伸长率为3 000%。

    5.双氯灭痛壳聚糖水凝胶微球的制备

    在Span80与植物油形成的反相胶束体系中,通过戊二醛交联制备出壳聚糖水凝胶微球(CHM)。采用红外光谱和透射电镜等方法对CHM结构及粒子形态进行了研究。CHM具有较好的控制药物释放的作用。交联程度对微球粒径、溶胀度及药物释放性能影响较大。

    6.天然高分子电场敏感水凝胶——大豆蛋白/羧甲基壳聚糖体系

    通过将大豆蛋白(SPI)和羧甲基壳聚糖(CMCS)进行溶液共混,并加入环氧氯丙烷作为交联剂,制备了一种天然高分子两性荷电水凝胶。这种SPI/CMCS水凝胶在电场的作用下可以快速弯向一侧电极,表现出很好的电场敏感性。由于该水凝胶具有两性荷电的特性,因此其在不同pH值的电解质溶液中既可以弯向阳极(当pH<6时),也可以弯向阴极(当pH>6时)。除了pH的变化,其他诸如施加电压的大小以及水凝胶的厚度也会对SPI/CMCS水凝胶在电场中的行为产生影响。

    7.结合电纺技术与光固化技术制备水凝胶微结构

    为了提高绒毛细胞传感器对流体流动检测的敏感性,使用丙烯酸聚乙二醇酯大单体作为可交联的光刻蚀材料,这种材料遇水溶胀后形成不同形状和尺寸的水凝胶。利用光掩膜技术可得到各种水凝胶结构阵列,水凝胶材料的拉伸模量在5100 Pa范围内。基于静电纺丝技术,将聚己内酯微纤维沉积到毛发水凝胶表面以充当毛发水凝胶的支撑体。

    8.组织工程用PEGDA水凝胶材料低温等离子体接枝聚合

    采用自由基聚合法合成了聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)共聚物水凝胶,材料表面在非反应性气体氩气气氛下进行等离子体表面处理,并在紫外光辐照条件下进行丙烯酰胺接枝共聚。红外谱图证明PEGDA/HEMA共聚物水凝胶上接枝了酰胺基团,材料的亲水性提高,等离子体表面处理后,材料表面形成含氧基团,氮原子含量增加。

    9.温度和pH敏感P(NIPA-co-AA)/粘土复合水凝胶的辐射制备

    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60Co-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。

    10.温度与pH快速响应性P(NIPAM-co-AAc)水凝胶的制备

    以氯化钠水溶液作为反应介质,制备了温度与pH快速响应性聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)[P(NIPAM-co-AAc)]水凝胶,研究了氯化钠水溶液的浓度对凝胶性能的影响。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、测溶胀比对凝胶性能进行了表征。结果表明:凝胶具有相同的化学组成与结构,但具有不同的微观形态;随着反应介质中氯化钠浓度的增加,凝胶在20℃蒸馏水中的平衡溶胀比增大,并表现出较强的温度与pH敏感性以及较快的去溶胀速率。

    11.壳聚糖接枝丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶的制备

    以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)两种单体同时对壳聚糖(CTS)进行接枝改性,合成了具有环境响应性的壳聚糖水凝胶,讨论了各合成因素对凝胶溶胀性能的影响及凝胶对pH值、离子强度和温度的响应性。结果表明,当反应时间为2h2.5 h、单体与CTS质量比为8∶1、反应温度在60℃左右、引发剂用量为0.35%(占单体和CTS总量的百分比,下同)、交联剂用量为0.125%时,制得的水凝胶最高溶胀度可达224 g/g,而且该凝胶同时具有pH值、离子强度和温度敏感性。

    12.聚N-丙烯酰基甘氨酸水凝胶的合成

    以N-丙烯酰基甘氨酸(Acgly)为单体、过硫酸铵(APS)为引发剂、亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过溶液自由基聚合得到含有不同交联剂用量的水凝胶,并进行红外光谱表征。实验中对合成的水凝胶在不同pH条件下的平衡溶胀比和溶胀收缩可逆性进行测试。结果表明:随着交联剂质量分数从0.5%增大至7%,水凝胶外观由无色透明变为白色不透明,同时水凝胶由软变硬,弹性变小,硬度增加;在2.813.Ag/PVP/PVA抗菌水凝胶的制备

    采用液相还原法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,水合肼直接还原硝酸银溶液得到稳定分散的纳米银溶胶,并通过冷冻(-20℃)、解冻(20℃)法合成了物理交联的Ag/PVP/PVA水凝胶。利用透射电子显微镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-vis)、X射线衍射(XRD)以及红外分析(FT-IR)对制备的复合材料进行了表征,以大肠杆菌为细菌模型测试了样品的抗菌性能并分析了抗菌原理。结果表明,所得银溶胶中纳米银平均粒径约为50 nm,由于纳米银的引入,该新型水凝胶具有抗菌性能,是一种具有开发前景的复合材料。

    14.pH值/温度双重敏感淀粉水凝胶的合成

    合成具有功能性基团的淀粉马来酸酯(starch-MAH),然后将starch-MAH与N-异丙基丙烯酰胺(NI-PA)共聚,合成出一种新型的淀粉水凝胶(starch-MAH/NIPA)。采用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、溶胀度测定以及体外药物释放试验,对水凝胶的结构和性能进行了表征。实验结果表明,该水凝胶具有良好的pH值、温度敏感性以及药物释放性能。

    15.聚甲基丙烯酸/丙烯酰胺pH敏感凝胶的合成

    以单体丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸(MAA),交联剂N-N′亚甲基双丙酰胺(BIS)为原料,通过自由基共聚合成了聚甲基丙烯酸/丙烯酰胺[P(MAA-co-AM)]水凝胶。研究了干凝胶在不同pH溶液中的溶胀动力学,结果表明不同AM、MAA单体配比的凝胶溶胀性具有很大差异,其溶胀率都随着溶液的pH增加而增大,在pH=12和pH=2溶液反复变换时显示可逆溶胀-退溶胀和快速响应特性,溶胀-退溶胀过程中搅拌作用对凝胶响应速率有显著影响。吸水平衡P(MAA-co-AM)水凝胶在酸性及碱性条件下均出现收缩,在pH=2下10min之内凝胶收缩90%以上,随着pH增大逐渐减慢。通过不同浓度的NaCl与CaCl2溶液研究了溶液离子强度以及反离子的电荷数对凝胶溶胀性影响,在NaCl溶液和水中,呈现反复溶胀-退溶胀响应特性。

    16.β-环糊精/丙烯酰胺水凝胶的合成

    采用顺丁烯二酸酐(MAH)对具有分子包结能力的β-环糊精(β-CD)进行化学改性,合成得到丁烯二酸单酯化β-CD单体(MAH-β-CD),再以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂,亚硫酸氢钠、过硫酸铵为引发剂使MAH-β-CD与丙烯酰胺发生聚合,制备含有β-CD结构单元的新型水凝胶。该水凝胶具有较好的pH值和温度敏感性。

    17.具有一定柔性的聚丙烯酰胺水凝胶的研制

    以天然橡胶与丙烯酰胺作为共聚单体,选择甲醛合次硫酸钠-过硫酸铵氧化还原引发体系,并采用N-N′甲叉双丙烯酰胺作为交联剂,通过水溶液聚合的方法研制出一种具有一定柔性的聚丙烯酰胺水凝胶。以吸水膨胀倍数、扯断伸长率和扯断力为评价指标,考察了总单体用量、天然橡胶与丙烯酰胺的比例、交联剂用量及引发剂用量四个因素对合成的水凝胶膨胀性能及拉伸性能的影响。实验结果表明,当总单体质量分数为25%、天然橡胶(干胶含量)与丙烯酰胺质量比为1∶1、交联剂用量占单体质量分数的0.05%、引发剂用量占总体系质量分数的0.32%时,合成的水凝胶膨胀倍数较高,并具有良好的拉伸性能。

    18.环境敏感性丙烯酸酯类共聚水凝胶的合成

    以N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯酸酯类为单体,合成两类六个系列的共聚水凝胶(N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸酯ⅠMA、ⅠEA、ⅠBA和丙烯酸/丙烯酸酯ⅡMA、ⅡEA、ⅡBA)。考察了含有不同疏水链段的丙烯酸酯组分对两类共聚水凝胶温度及pH敏感性的影响,研究表明,对于N-异丙基丙烯酰胺类三个系列的水凝胶,随着共聚物中酯单元含量的增加,其水凝胶的温敏性逐渐下降并消失,同时该系列水凝胶结构中烷烃链疏水性的差异对其温敏性的影响较明显。而丙烯酸酯组分的含量对于丙烯酸类三个系列水凝胶的pH敏感性均有一定的影响,但当酯的含量达50%时水凝胶仍显示出较明显的pH敏感性,且该系列水凝胶结构中烷烃链疏水性的差异对其pH敏感性的影响不明显。

    19.PVA-PAMPS-PAA三元互穿网络型水凝胶的合成

    以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)以及聚乙烯醇(PVA)为原料,制备了PVA-PAMPS-PAA三元互穿网络型(T-IPN)水凝胶。红外分析表明,PVA与PAA以及PAMPS之间形成了较强的氢键,使得PVA分子上的C—O伸缩震动吸收峰移向了低波数处.。X射线衍射以及电镜分析表明,当PVA用量较低时,PVA能均匀的穿插于凝胶网络中,形成完善的互穿网络结构,当PVA用量过高时,部分的PVA结晶而使得凝胶出现相分离。研究了该三元互穿网络型水凝胶的溶胀性能,结果表明,该水凝胶的平衡溶胀比在200至340之间,并且随着AA以及AMPS用量的增加,凝胶的溶胀速率以及平衡溶胀比均升高.。该三元互穿网络型水凝胶在酸性溶液中和在碱性溶液中表现出截然不同的消溶胀性能;并且随着溶液pH的升高,凝胶在pH=9.0附近出现体积突变,表现出pH敏感性.通过研究T-IPN水凝胶的抗压缩性能发现,利用线型高分子、柔性高分子网络以及刚性高分子网络制备的三元互穿网络型水凝胶能在高溶胀比下保持较高的强度。溶胀比为180的T-IPN水凝胶,其最大抗压缩强度可达12.1 MPa。

    20.丙烯酸水凝胶的制备

    以丙烯酸和氢氧化铝为原料制备水凝胶,考察了交联剂用量、引发剂用量和溶液pH等因素对凝胶吸水性能的影响。制备的水凝胶具有显著pH敏感性、pH可逆性。

    21.新型胶原基pH敏感水凝胶的制备

    在紫外光辐照下,以H2O2为引发剂,采用接枝共聚法制备胶原/聚乙烯吡咯烷酮/丙烯酰胺(Collagen/PVP/AM)pH敏感水凝胶。考察了原料配比和干燥方法对凝胶溶胀性能的影响,研究了其pH敏感性及pH溶胀-退胀特性。制备的水凝胶具有较快的溶胀速率,在5min时的吸水率可达94%左右。所制备的水凝胶有明显的pH敏感性且pH溶胀-退胀的可逆性良好。傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和示差扫描量热法(DSC)结果表明,在保持胶原三股螺旋结构的同时,材料间发生了化学交联,材料的热稳定性显著提高,从而扩大了材料的应用范围。

    22.自由基聚合法制备聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶

    以过二硫酸胺(APS)/四甲基乙二胺(TMEDA)氧化-还原体系为引发体系,通过活性自由基溶液聚合法制备了交联网状聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)共聚物水凝胶支架,探讨了APS/TMEDA的引发聚合机理。研究结果表明,单体分子量越大,凝胶化时间越短,凝胶化时间随着PEGDA单体浓度的增大、温度的升高和加速剂用量的增大而减小。研究了不同单体浓度对水凝胶溶胀度及力学性能的影响,结果表明,单体溶液浓度越大,水凝胶的平衡溶胀率越小、压缩模量越强。

    四.关于水凝胶的应用

    通过查阅文献,对目前研究的水凝胶的用途总结如下:

    1. 聚丙烯酰胺水凝胶---用于注射隆乳,隆颞。操作简单,无手术切口,痛苦小。

    2. 以聚氧乙烯(PEO)为亲水凝胶骨架制备缓释片剂,缓释性能良好。

    3. 利用以聚乙二醇为基础的水凝胶聚合物,能够诱导受损组织的血管的生长,可以促进血管生长和重塑而且具有生物组织相容性。

    4. 美国研究开发了一种水凝胶,可以通过阻止HIV的运动来防止病毒的传播。PH值的变化将导致这种凝胶内分子的相互作用并变为半固态,结果形成非常细小的网状物,以至于病毒颗粒无法穿过。(实验室已经成功,临床试验还为进行)。

    5. 甲巯咪唑水凝胶贴剂可以治疗甲状腺功能亢进症(甲亢)。

    6. 聚乙烯醇明胶酯化水凝胶具有很好的生物组织相容性,可以作为伤口敷料。

    7. 抗生素联合纳米银抗菌水凝胶可以治疗宫颈糜烂,宫颈肥大,宫颈息肉等病症,在慢性宫颈炎治疗中值得推广应用。

    8. 清得佳凝胶可以治疗烧伤创面。

    9. 有的水凝胶可以用作软质隐形眼镜(SCL)的材料,它的性能要求包括:生物相容性、光学性能、

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