2020, 35(6): 50-59.
doi: 10.12187/2020.06.007
以天然高分子明胶、甲基丙烯酸(MAA)为原料,以过硫酸铵(APS)为引发剂,通过自由基聚合法制备了明胶/聚甲基丙烯酸(明胶/PMAA)复合水凝胶,并研究了不同组分质量比对该复合水凝胶导电性能、流变性能、力学性能等的影响.结果表明:随着MAA用量的增加,复合水凝胶的电导率可增至6.52×10-3 S/cm,且其电导率随其形变不同而发生变化,具有良好的机械应变响应能力;当m(明胶):m(MAA)=12:10时,复合水凝胶G12PA10的流变性能和力学性能最好,其储能模量G'约为18.0 kPa,拉伸强度为77.3 kPa,断裂伸长率为340%,压缩模量为2.37 MPa;随着MAA用量的增大,明胶/PMAA复合水凝胶在去离子水中的溶胀平衡时间、溶胀平衡率变化趋势与在PBS缓冲液中基本一致,但当MAA用量较低时,明胶/PMAA复合水凝胶在PBS缓冲液中的溶胀平衡率略有增大.
2018, 33(3): 16-29.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.03.003
综述了KGM基水凝胶的增强体系及KGM基水凝胶在药物缓释、伤口敷料、生物组织支架等生物医药方面和作为吸附材料在污水处理方面的应用现状,指出具有代表性的新型高强度和高韧性的水凝胶体系为互穿网络水凝胶和双网络水凝胶,二者的主要区别在于是否对聚合物的类型和交联密度有严格的要求;KGM基水凝胶在药物缓释载体、伤口敷料、生物组织支架和吸附剂材料等方面均具有可观的应用潜力.设计合成高强度、高吸水性和降解速度可控的KGM基水凝胶,寻求更多制备功能性KGM基水凝胶的方法,获得具备较佳凝胶时间及优良降解性能、力学特性和吸水功能的KGM基水凝胶材料,为进一步研究KGM功能材料提供理论基础和参考,最终实现其在药物载体、伤口敷料、组织工程等生物医药和重金属的吸附等材料方面的开发与应用,将是未来的研究方向.
2018, 33(6): 42-54,81.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.006
从明胶的交联改性、与其他高分子共混(包括互穿网络及双网络)和与纳米材料复合三方面对国内外关于明胶基复合水凝胶的力学性能增强与功能化的研究现状进行了综述,指出,相较于物理交联改性,明胶的化学交联改性应用更为广泛,但过多的化学交联剂用量会产生一定的毒性;互穿网络能够结合明胶与其他聚合物网络的性质,而双网络的拓扑结构能够极大地提升明胶基复合水凝胶的力学性能;将不同纳米粒子或具有特殊功能的纳米粒子引入明胶体系中能避免传统化学交联剂产生的毒性,获得具有高拉伸强度的功能化明胶基纳米复合水凝胶.进一步优化设计合成具有与生物组织相适宜的力学强度、生物相容性和组织粘附性的明胶基水凝胶材料,以提高其在复杂环境中的机械性能和刺激响应性能,将会是未来的研究方向.
2020, 35(1): 63-71.
doi: 10.12187/2020.01.008
以壳聚糖(CS)、柠檬酸(CA)、丙烯酰胺(AAm)为原料,采用两步法制备壳聚糖-柠檬酸/聚丙酰胺(CS-CA/PAAm)双网络水凝胶,并对不同PAAm含量下其流变性能、力学性能、微观形貌等进行分析与表征.结果表明:当PAAm含量为34.6%时,该凝胶的储能模量最大,为50 kPa,由脆性凝胶变为断裂伸长率高达110%、压缩形变能力为90%的柔韧性凝胶,且在应变为60%的条件下循环压缩3次而几乎没有滞后圈,表现出良好的流变性能和力学性能.该水凝胶具有更加致密多孔的微观结构,随着PAAm的引入(0~34.6%),水凝胶的溶胀率从644%降低到84%,溶胀平衡时间由54 h缩短至25 h,且溶血率均小于5%,符合国标要求,安全性良好.
2021, 36(6): 110-124.
doi: 10.12187/2021.06.013
综述了基于动态共价键、非共价键相互作用的自愈合水凝胶及其在伤口敷料和药物输送、组织工程、仿生电子皮肤、可穿戴电子设备方面的应用,对常用自愈合水凝胶的自愈机制进行概述,针对目前单一的基于动态共价键或动态非共价键相互作用机制的自愈合水凝胶仍然存在力学性能弱、自愈条件苛刻、不能完全恢复等不足,指出了未来自愈合水凝胶的设计研究方向:如可在多种环境下发生自愈行为的自愈合水凝胶的设计、动态共价/非共价相互作用结合的自愈合水凝胶的设计、自愈合水凝胶用于柔性电子器件等方面的研究等,以实现多机制、多功能型自愈合水凝胶的快速发展,促进其在生物材料、智能软材料方面应用的有效拓展.
2021, 36(2): 64-73.
doi: 10.12187/2021.02.009
以聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸/二氧化硅(Poly(MMA/MAA)/SiO2,PMMS)、羧甲基壳聚糖(CMCS)、丙烯酰胺(AAm)为原料,EDC/NHS为催化剂,通过调节体系pH值和自由基聚合反应制备了系列CMCS-PMMS/PAAm复合水凝胶,并对其流变性能、力学性能、溶胀性能、导电性能及生物相容性进行研究.结果表明:pH值对复合水凝胶的流变性能具有较大影响,储能模量G'整体呈先减小后增大的趋势,当pH值为6时,G'最大为9200 Pa;在较低pH值条件下制备的复合水凝胶强度较大,较高pH值条件下则呈现软而韧的性质,且当pH值为9或10时,复合水凝胶能在较大压缩应变下保持良好的形态并拥有较好的拉伸性能和可循环压缩性能;该复合水凝胶具有良好的溶胀性能,即使在吸水达到溶胀平衡后,仍能保持形变恢复能力(纯水中平衡溶胀率可达860%);另外,它还具有良好的导电性能,其电导率最大可达2.98×10-4 S/cm,且具有良好的抗溶血性能与细胞相容性,所有复合水凝胶样品的溶血率均小于5%,细胞活性均在75%以上.