聚肽类环境敏感性水凝胶的制备及性能研究
丝素蛋白聚氨酯水凝胶的制备、表征及性能研究的开题报告
丝素蛋白聚氨酯水凝胶的制备、表征及性能研究的开题报告一、研究背景水凝胶材料具有普遍的应用前景，如药物输送、组织工程、生物传感等。
聚氨酯是一种常见的水凝胶材料，它具有优异的生物相容性、生物降解性和机械性能。
然而，聚氨酯的氢键交联结构使得其水溶性较差，难以制备成水凝胶。
因此，需要引入亲水性高的基团来改善聚氨酯的水溶性，例如丝素蛋白。
丝素蛋白是一种天然的蛋白质，具有良好的生物相容性、生物降解性和生物活性。
将丝素蛋白引入聚氨酯体系中，可以增加其水溶性、生物相容性和生物活性。
因此，丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶具有广阔的应用前景。
二、研究目的本研究旨在制备丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶，并对其进行表征和性能研究。
具体研究内容包括：1. 设计并合成具有丝素蛋白基团的聚氨酯材料。
2. 制备丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶，并优化制备工艺。
3. 对制备的水凝胶进行物理性质和化学性质表征，如XRD、FTIR、SEM等。
4. 研究水凝胶的力学性能、吸水性能和释药性能等。
三、研究方法1. 合成丝素蛋白基团修饰的聚氨酯材料，考察丝素蛋白基团对聚氨酯水溶性的影响。
2. 制备丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶，探究丝素蛋白与聚氨酯的相互作用，优化工艺参数。
3. 运用XRD、FTIR、SEM等分析手段对制备的水凝胶进行表征。
4. 通过力学性能测试、吸水性能测试、释药性能测试等方式评价丝素蛋白聚氨酯水凝胶的性能。
四、研究意义本研究将开拓一种新型的水凝胶材料——丝素蛋白聚氨酯复合水凝胶，并针对其在组织工程、药物传递等领域的应用展开深入的研究。
此外，本研究还将为改善聚氨酯水溶性、扩展其应用领域提供借鉴和参考。
聚氨酯水凝胶的制备与应用
聚氨酯水凝胶的制备与应用聚氨酯水凝胶是一种独特的高分子材料，具有极强的吸水性能和生物相容性，因此，在医药、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍聚氨酯水凝胶的制备方法及其应用领域。
一、聚氨酯水凝胶的制备方法1. 原材料准备制备聚氨酯水凝胶所需的原材料包括聚乙二醇、聚醚多元醇、异氰酸酯等。
这些原材料的选择和质量对最终制品的物理化学性质和应用性能有很大影响。
2. 制备过程聚氨酯水凝胶的制备过程主要包括聚合反应和后续加工两个步骤。
具体步骤如下：（1）聚合反应将聚乙二醇和聚醚多元醇按照一定的比例混合，并加入异氰酸酯进行聚合反应。
在反应过程中，需要控制反应温度、pH值等反应条件，以确保产品的稳定性和所需性能。
（2）后续加工经过聚合反应后，所得到的聚氨酯水凝胶需要经过一些后续加工步骤，如干燥、加工成型等，以得到所需的产品形态和物理化学性质。
二、聚氨酯水凝胶的应用领域1. 医药领域聚氨酯水凝胶具有良好的生物相容性和吸水性能，可以作为医疗敷料、人工器官、口腔治疗材料等医疗用途的原材料。
此外，聚氨酯水凝胶还可用于药物控释系统、医疗胶囊等预防和治疗各种疾病。
2. 环境保护领域聚氨酯水凝胶在环保领域的应用主要体现在废水处理和土壤修复两个方面。
聚氨酯水凝胶可以被用作吸附剂，通过对有害物质的吸附和去除来达到净化水体的目的。
此外，聚氨酯水凝胶还可以被用于在纳米和微米级别上清除污染物，以及用于土壤污染的修复和重金属离子的去除。
3. 工业领域聚氨酯水凝胶在工业领域的应用主要涉及电解质、分离材料、银浆粘合剂等一系列工业领域的生产工艺。
其中，聚氨酯水凝胶可用于制造耐高温电解质，用于生产锂电池、太阳能电池、超级电容器等多种应用领域。
三、聚氨酯水凝胶的未来发展聚氨酯水凝胶正逐步成为高分子材料领域中的重要类别，并且有着广泛的应用领域和前景。
目前，随着技术的不断发展和相关领域的深入研究，聚氨酯水凝胶的应用也将越来越广泛，其研究和开发的前景十分广阔。
生物医用水凝胶敷料的研究现状与应用前景
然而，目前的研究仍存在一些不足之处，例如水凝胶材料的生物相容性和降 解性有待进一步提高，药物载体和细胞生长支架的材料性能需要进一步优化等。
未来研究方向
未来，生物医用水凝胶的研究将更加深入和广泛。首先，需要进一步研究和 改进水凝胶材料的生物相容性和降解性，以满足临床应用的需求。其次，需要探 索新的制备方法和加工技术，以实现水凝胶材料的多样化和功能化。此外，还需 要进一步研究水凝胶在药物传递和组织工程中的具体应用，以推动其在医疗领域 的应用。最后，需要加强跨学科的合作，促进生物医用水凝胶在多领域的应用和 发展。
参考内容
引言
生物医用水凝胶是一种具有高度亲水性的高分子材料，在生物医学领域具有 广泛的应用价值。水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性，可用于药物传递、 组织工程、生物传感器等领域。本次演示旨在探讨生物医用水凝胶的研究进展， 以期为未来的研究提供参考。
研究现状
随着生物医用水凝胶的应用越来越广泛，其市场前景也越来越广阔。目前， 生物医用水凝胶已广泛应用于药物传递、组织工程、生物传感器、医疗器材等领 域。其中，药物传递和组织工程是生物医用水凝胶最为广泛的应用领域。在药物 传递方面，水凝胶可用于药物载体，实现药物的缓慢释放和保护药物在体内的活 性。在组织工程方面，水凝胶可作为细胞生长的支架材料，促进组织的再生和修 复。
研究方法
生物医用水凝胶的研究方法主要包括实验设计、数据收集和分析、理论建模 和模拟等。实验设计包括材料制备、性能表征、细胞培养等。数据收集包括生物 相容性、降解性、药物释放等。理论建模和模拟可以帮助科学家更好地理解材料 的性能和行为，为材料的优化设计提供指导。
研究进展
近年来，生物医用水凝胶的研究取得了显著的进展。在药物传递方面，水凝 胶作为药物载体可以实现药物的缓慢释放，提高药物的治疗效果和减少副作用。 在组织工程方面，水凝胶作为细胞生长的支架材料，为组织的再生和修复提供了 新的途径。此外，生物医用水凝胶在生物传感器、医疗器材等领域也有重要的应 用。
环境敏感眼用凝胶的研究新进展
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环 境 敏 感 眼 用 凝 胶 的 研 究 新 进 展
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位 发 生 紧密 接 触 ， 较 好 的 生 物 粘 附 性 ， 可 提 高 药 物 从 接 有 并 触 部 位 的 吸收 ， 开 首 过 效 应 ， 高药 物 的 生 物 利 用 度 ； 具 避 提 ③
pH敏感型水凝胶的制备及其释药性能研究
pH敏感型水凝胶的制备及其释药性能研究pH敏感型水凝胶的制备及其释药性能研究随着人们对生活质量追求的提高和对健康关注的增加，药物的新型给药系统也得到了广泛的关注。
作为一种具有优异性能和应用前景的控释系统，pH敏感型水凝胶越来越受到研究者的关注。
本文将介绍pH敏感型水凝胶的制备方法和其释药性能研究的最新进展。
一、pH敏感型水凝胶的制备方法1. 化学交联法化学交联法是一种常用的制备pH敏感型水凝胶的方法。
通常采用交联剂将单体交联形成三维网络结构，从而制备胶体。
常用的交联剂有：双乙烯醇二醛（DVS）、己二酸二酐（GA）、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）等。
其中，DVS是一种常用的交联剂，能够与羟基反应形成化学键，固化胶体结构。
2. 物理交联法物理交联法是一种简单、环境友好的制备pH敏感型水凝胶的方法。
常见的物理交联方法有：冷冻-解冻法、凝胶-溶胀法和自组装法等。
其中，冷冻-解冻法是一种常用的方法，通过在低温下使水凝胶物质冻结形成冰晶，然后解冻得到凝胶。
二、pH敏感型水凝胶的释药性能研究pH敏感型水凝胶的最大特点是对于pH值的响应性。
在不同的pH环境下，水凝胶的结构和性质都会发生变化，从而影响药物的释放。
因此，研究pH敏感型水凝胶的释药性能对于制备高效的药物给药系统具有重要意义。
1. pH响应性pH敏感型水凝胶通常具有一定范围的响应pH值。
当环境pH值超过这个范围时，水凝胶的结构会发生变化，导致药物的释放。
通过控制胶体中交联键的断裂，可以实现药物的可控释放。
研究者通过调整不同单体的比例，可以改变pH响应范围，从而实现对不同药物的适应性。
2. 药物稳定性pH敏感型水凝胶对于药物的稳定性有着重要的影响。
在不同的pH环境下，药物的性质可能会发生变化，甚至降解。
因此，选择适合的pH敏感型水凝胶材料对于维持药物的稳定性至关重要。
3. 控释性能pH敏感型水凝胶的最大优势是其可控释放性能。
通过调整水凝胶的交联密度、交联键的强度和断裂机制等，可以实现对药物释放的精确控制。
基于GelMA复合水凝胶的制备及性能研究
第40卷第6期2020年12月惠州学院学报JOURNAL OF HUIZHOU UNIVERSITYVol.40.No.6Dec.2020基于GelMA复合水凝胶的制备及性能研究强娜，廖芳丽，解芳，冯颖，李佳佳，冯裕发（惠州学院化学与材料工程学院，广东惠州516007）摘要：水凝胶是一种非常重要的材料，可直接用于组织工程中.但由于其机械性能较差，该研究选择了左旋聚乳酸（PLLA）和功能化明胶作为复合材料.首先将明胶与甲基丙烯酸酐（Methacrylic Anhydride，MA）通过化学反应合成具有光敏性的甲基丙烯酰胺基明胶（Gelatin Methacrylate，GelMA），并将其与左旋聚乳酸（PLLA）按不同比例共混，通过紫外光照成形的方法制备复合型水凝胶.对复合水凝胶进行相关表征，如热重分析（TG）、差示扫描热分析（DSC）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等，检测了解其热力学性质、结晶态、形貌等特征，根据结果选择最适合的配比方案.关键词：左旋聚乳酸（PLLA）；甲基丙烯酰胺基明胶（GelMA）；复合水凝胶中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1671-5934（2020）06-0050-06DOI：10.16778/ki.1671-5934.2020.06.009水凝胶是在组织工程和再生医学中应用的生物支架.水凝胶的高含水量，可调节的化学和物理性质，以及封装细胞、生物大分子（如肽/蛋白质、核苷酸和抗体）和治疗制剂的能力，开辟了各种潜在的应用［1-2］.特别是，允许原位交联的生物聚合物可用于开发可注射材料.由于天然或合成聚合物制成的可注射水凝胶已被广泛报道，并显示出其各自的优缺点［3-4］.例如，透明质酸、壳聚糖、藻酸盐、硫酸软骨素等天然水凝胶，因其良好的生物相容性和生物降解性而得到广泛应用，但由于其机械性能较低，且难以调节其降解速率和生物功能，其应用受到限制［5-7］.另一方面，左旋聚乳酸（PLLA）、聚乙二醇（PEG）和聚乙烯醇（PVA）等合成聚合物水凝胶具有较高的机械强度和可调的微观结构，但经常缺乏一定的生物信号分子，因此，有必要开发集天然和合成聚合物的优点于一身的水凝胶［8-9］.因此，为了同时获得具有良好生物相容性和机械性能的水凝胶，半天然和化学功能化水凝胶（如甲基丙烯酰化明胶（GelMA）出现了［10］.近年来，有报道此水凝胶与纤维支架联合应用于软骨［11］、心脏瓣膜［12］、肌腱［13］、肌肉［14］等软组织的再生.早在2000年，Van Den Bulck等人开发了一种用甲基丙烯酸酐（MA）对明胶进行改性的方法，并获得了一种光交联明胶衍生物，称为甲基丙烯酰化明胶（GelMA）［15］.此后，GelMA作为一种具有吸引力的生物材料被广泛研究.多项研究表明，GelMA水凝胶既适用于二维细胞播种，也适用于三维细胞封装，适用于不同的制造工艺，如微成型、自组装、微流体、生物打印、生物纺织品等.通过控制交联的程度，可以对明胶凝胶的机械强度进行有效调节.同时由于具有甲基丙烯酸酐基团，使得制备出来的水凝胶材料具有了光敏性.另外，在这个过程中，至多只有5%的明胶序列进行了反应，这样的结果是能够最大程度保留了明胶自身所携带的明胶功能氨基酸序列，例如RGD多肽序列、MMP降解序列，这些序列都可以与甲基丙烯酸不发生甲基丙烯酰化反应.所以，经过化学改性制备的GelMA可以拥有良好的生物活性，可以促进细胞粘附，而且这种水凝胶材料经体内的蛋白酶就可以进行降解.纯GelMA水凝胶是一种良好的生物降解材料，然而，当它作为某些应用时，如作为引导骨再生材料使用时：凝胶时间长、机械强度低、降解时间短、溶胀率高，限制了其应用.此类水凝胶要成为合适的组织工程支架材料，必须具有较短的凝胶化时间以减少操作时间，合适的机械强度和降解时间以保持组织重建的空间，较低的溶胀率以降低创伤压力、避免炎症.在所有合成的聚合物材料中，以聚乳酸（PLA）［16］、聚羟基乙酸（PGA）［17］及聚己内酯（PCL）［18］为代表的聚收稿日期：2020-09-18基金项目：惠州学院重点重大研究培育项目（hzux1201624）；惠州学院大学生创新创业训练项目（CX2020068）作者简介：强娜（1980-），女，吉林舒兰人，副教授，博士，研究方向为高分子材料，E-mail：*****************第6期强娜等：基于GelMA复合水凝胶的制备及性能研究α－羟基酸和它们的聚合物是组织工程领域中研究最广泛的一类聚合物.此类高分子聚合物材料因生物相容性好、可降解且降解速度易于调控等优点，在生物材料领域占主导地位.因此，本研究设计将PLLA与GelMA进行共混，通过热量分析（TG）、差示扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）来测试复合水凝胶的热分解温度、玻璃化转变温度、结晶度等.根据分析结果探究不同比例的PLLA与GelMA共混的性能，并找出较适合的比例加强特定性能，为进一步将其应用于组织工程提供科学依据.1实验部分1.1试剂与仪器左旋丙交酯（L-LA）购于广东惠州华阳医疗器械公司；明胶，甲基丙烯酸酐，Lrgacure2959购于Aladdin 公司；本实验所用试剂均购于广东惠州南源化玻有限公司，所有试剂均为市售分析纯.热重分析（TG）：热重分析采用TGA209F1热重分析仪，升温区间为35-600℃，升温速率为10K/min，吹扫气为氮气，流量为20mL/min，保护气为氮气，流量为20mL/min.差示扫描量热分析（DSC）：TA instruments MDSC 2910，氮气气氛（40mL/min），测定二次升温曲线.每个样品质量为3-5mg，升降温速率为10℃/min，样品扫描温度范围为0-250℃.X－射线衍射分析（XRD）：日本RIGAKU公司Ul-timaⅣ型X射线衍射仪，广角测量，2θ角为3°-60°，速度5°/min.扫描电镜分析：室温下喷金.在5kV加速电压下FE-SEM（SU8010field emission scanning electron micro-scope，Hitachi LTD，Tokyo，Japan）观察导管横断面形貌.1.2实验过程1.2.1聚左旋丙交酯（PLLA）的制备采用封管本体聚合方式制备共聚物.安瓿瓶经洗液浸泡（加热至60-70℃）、洗净、烘干，干燥24h后备用.将一定量的经纯化后的L-LA单体加入到干燥的30mL聚合管中，用氩气置换3次，加入异丙醇为引发剂并控制聚合物的分子量（［M］/［I］=600/1），再加入辛酸亚锡的甲苯溶液（［M］/［Cat］=1000/1），混合均匀，在室温下抽真空2h以除去残留的溶剂，封管，置于130℃的油浴中反应20h.反应结束后聚合管冷却至室温，沿瓶颈切断后，加入5mL氯仿将反应物完全溶解后，用8-10倍氯仿量的冷甲醇沉淀，重复溶解-沉淀两次，真空干燥24h得产物.1.2.2甲基丙烯酰化明胶（GelMA）的制备称取定量的明胶，加入到锥形瓶中并加入配置好的适量PBS溶液.水浴加热到60℃，不停搅拌至明胶全部溶解.待明胶完全溶解后，继续加热并逐滴滴加甲基丙烯酸酐进入锥形瓶，持续滴加一个小时.滴加结束两小时后，将预热到50℃的定量PBS溶液加入到锥形瓶，再持续搅拌15分钟.搅拌完毕后将锥形瓶中的溶液倒入透析袋中，透析一周.透析结束后，将收集的液体加热到60℃，用孔径为0.22微米的微孔滤膜趁热过滤，然后将所得液体搁置到冰箱预冻过夜，然后放置到冷冻干燥机上进行冷冻干燥得到GelMA白色絮状材料.1.2.3PLLA与Gel-MA复合物的制备分别称量左旋聚乳酸（PLLA）与GelMA比例为1∶4、1∶1、4∶1的原料，编号为1、2、3.配置0.25%g/ml的Lrgacure2959光引发剂溶液.用玻璃培养皿装取适量光引发剂溶液溶解GelMA，完全溶解后再加入PLLA，并用分散机将粉末打匀，直至PLLA悬浮在溶液中，整个过程需要避光进行.将制备好的溶液放10mW/cm2紫外灯下进行反应10分钟，制成PLLA/GelMA交联的水凝胶.2结果与讨论2.1PLLA性能的测定10020030040050060020406080100Massloss(%)T(C)图1PLLA的TG曲线由图1可知，图像中只有一个阶梯，表示着只有一个分解过程，PLLA完全分解.图2可知，升温过程中，图像先有一个冷结晶峰，再有一个向上的尖锐峰（熔融峰），说明PLLA为半结晶状态.由图1和图2可分析得··512020年第40卷惠州学院学报出PLLA 的热分解温度为299℃，熔点为166.6℃，玻璃化转变温度为52℃.与所查的文献资料非常接近，说明合成的聚合物的热稳定性较好，有且只有一个分解过程，符合均聚物的特点，说明反应物没有太多副反应发生.50100150200250E n d oT(C)图2PLLA 的DSC 曲线图3是PLLA 的XRD 衍射图像，PLLA 的衍射峰位置在22.19°，结晶度在50%，峰面积占了整个图像面积的一半左右，图像有尖锐峰，且峰被隆拱起，说明PLLA 为试样中晶态与非晶态“两相”共存，PLLA 为半结晶物质.1020304050040008000120001600020000I n d e n s i t y2q/图3PLLA 的XRD 谱图2.2GelMA 性能的测定根据图4显示可知，TG 图像中曲线有两个分解过程，第一个分解过程先损失12%，第二个分解过程失重69.3%，还有18.7%未损失.GelMA 是甲基丙烯酸酐修饰过的明胶，其中明胶的熔点在350℃左右，甲基丙烯酸酐的沸点在87℃，可以看出前一段为甲基丙烯酸酐，后一段为明胶或GelMA，剩余的物质是明胶在高温下形成的透明坚硬非晶物质.根据图4分析测得较大的热分解温度为281.9℃，TG 图中有两个分解过程，符合明胶被甲基丙烯酸酐修饰的特点.10020030040050060070020406080100M a s s l o s s (%)T/C图4GelMA 的TG 曲线2.3PLLA 与GelMA 复合水凝胶性能的测定由前面的分析可知，纯的PLLA 是均聚物，PLLA 与GelMA 的混合物中有一个分解过程，呈现出类似无规共聚物的特点.从图5中可以看出，PLLA 与GelMA 的比例1∶4、1∶1、4∶1的共聚物分解温度分别为235.9℃、259.8℃、244.8℃，根据所得分解温度可知当PLLA 与GelMA 的比例为1∶1时分解温度最高.由此可知添加GelMA 对PLLA 的热稳定性有影响，PLLA 与GelMA 的比例为1∶1热稳定性最佳.M a s s l o s s (%)T/C图5PLLA 、GelMA 及复合水凝胶的TG 曲线图6可知PLLA 与GelMA 的比例1∶4、1∶1、4∶1的共聚物熔点分别为127.5℃、127.5℃、117.5℃，PLLA 与GelMA 的比例1∶4、1∶1比例的熔融温度相近，看不出较大的差别，但4∶1时温度会较低一点.PLLA 与GelMA 的比例1∶4、1∶1、4∶1的各种比例共聚物升温过程中，不同比例的PLLA 与GelMA 共聚物，在升温过程中，其DSC 曲线先呈现一个下降峰，再有一个向上的尖锐峰（熔融峰）.说明各比例混合物为半结晶物质.PLLA 与GelMA 的比例1∶4、1∶1、4∶1的共聚物的玻璃化转变温度分别为25℃、25℃、20℃.常温下各混合物都可以达到玻璃化转变温度，其中聚PLLA 与GelMA 4∶1比例的玻璃化转变温度会更低一点.··52第6期强娜等：基于GelMA 复合水凝胶的制备及性能研究E n d oT/OC图6复合水凝胶的DSC 曲线根据XRD 测试的可知，由图7和图8测试结果显示，两个图均有隆峰，且都有尖锐峰，这表现出部分晶态，也就是说有部分为非晶态.根据各衍射峰的面积之和Sc、弥散隆峰面积Sa 和结晶度<Xc>，得出大致的结晶度<Xc>=Sc/（Sc+Sa ）.图7在17.43°和23.82°有两个衍射峰，通过计算可得结晶度在18.7%；图8的衍射峰位于19.07°，通过计算可得结晶度在15%；它们的衍射峰又细又长，所占的面积很小.根据衍射峰的面积与整个峰面积之比可知，共混之后的结晶度不高，同样为部分结晶物质.1020304050040008000120001600020000I n d e n s i t y2q/图7PLLA 与GelMA1：1复合水凝胶的XRD 谱图10203040500100002000030000400005000060000I n d e n s i t y2q/图8PLLA 与GelMA4：1复合水凝胶的XRD 谱图由SEM 图像观察到三个比例共混后的材料，其中图9为PLLA 与GelMA 1∶4共混物SEM 图，图11为PLLA 与GelMA 4∶1共混物要SEM图，二者均呈现团聚集块状，物质凝聚成一团，呈现出无规排列的状态，图10为PLLA 与GelMA1∶1共混物SEM 图，呈现条块团聚状，条块明显，呈现出层叠状，结构变得更规整.由此可见，当PLLA 与GelMA 共混比例为1∶1时，物质结构更规整.图9PLLA 与GelMA 1∶4复合凝胶的SEM 图像图10PLLA 与Gel-MA 1∶1复合凝胶的SEM 图像··532020年第40卷惠州学院学报图11PLLA与GelMA4∶1复合凝胶的SEM图像3结论PLLA具有众多优良的性质，它在亲水性、生物相容性等还不能完全满足细胞组织工程和一些生物医用工程的实际运用.GelMA是当今常用的3D打印材料，但是其力学性能的不足也限制着它的发展.为了实现PLLA与GelMA更好的应用，通过共混方法对二者进行改性.结果表明PLLA与GelMA的共混物热力学性能较为稳定，在常温下基本没什么变化，PLLA结晶度下降，使得材料的耐冲击性增强，韧性变好，延展性变好.观察其中PLLA与GelMA含量为1∶1时为最佳比例.通过PLLA与GelMA共混物的基本性质可知此材料可用于生物医用材料中.随着研究的继续，将探究PLLA与GelMA共混物在医用方面和3D打印材料的价值.这将是一样非常有前景的研究方向，而且能带给人们更多的便利.参考文献：［1］ANNABI N，MITHIEUX S M，ZORLUTUNA P，et al.Engineered cell-laden human protein-based elastomer［J］.Biomaterials，2013，34（22）：5496-5505.［2］XIAO W Q，HE J K，NICHOL J W，et al.Synthesis and characterization of photocrosslinkable gelatin and silk fibroin interpenetrat-ing polymer network hydrogels［J］.Acta.Biomater，2011，7（6）：2384-2393.［3］ASIM M H，SILBERHUMER S，SHAHZADI I，et al.S-protected thiolated hyaluronic acid：In-situ crosslinking hydrogels for3D cell culture scaffolds［J］.Carbohyd.Polym，2020（237）：116092.［4］WEI S M，PEI M Y，PAN W L，et al.Gelatin hydrogels reinforced by absorbable nanoparticles and fibrils cured in 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matrices ［J ］.Carbohyd.Polym ，2017（178）：69-77.［17］WANG F Y ，HU Y H ，HE D M ，et al.Scaffold -free cartilage cell sheet combined with bone -phase BMSCs -scaffold regener-ate osteochondral construct in mini -pig model ［J ］.Am.J.Transl Res ，2018（10）：2997-3010.［18］GIRAO A F ，SEMITELA A ，RAMALHO G ，et al.Mimicking nature ：fabrication of 3D anisotropic electrospun polycaprolactonescaffolds for cartilage tissue engineering applications ［J ］.Compos.Part B -Eng ，2018（154）：99-107.【责任编辑：裴蓉蓉】Preparation and Properties of GelMA Composite HydrogelQIANG Na ，LIAO Fangli，XIE Fang ，FENG Ying ，LI Jiajia，FENG Yufa（School of Chemistry and Materials Engineering，Huizhou University，Huizhou 516007，Guangdong，China ）Abstract：Hydrogel is a very important material and can be used directly in tissue engineering.However，due to its poor mechanical properties，poly （L-lactide ）（PLLA ）and functional gelatin were chosen as composite materials in this study.First，photosensitive gela-tine methacrylamide （GelMA ）was synthesized by chemical reaction using gelatin and methacrylic anhydride （MA ）.Then the composite hydrogel was prepared under UV light exposure at different ratio.The properties of thermodynamics，degree of crystallinity and morphol-ogy，were tested by Thermogravimetric Analysis （TG ），Differential Scanning Calorimetry（DSC ），X-ray Diffraction （XRD ）and Scanning Electronic Microscopy.And（SEM ）a scheme of material concentration ratio which is most suitable for composite hydrogel was selected.Key words：poly （L-lactide ）（PLLA ）；gelatine methacrylamide （GelMA ）；composite hydrogel｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛｛（上接第49页）Electrospray Ionization Mass Spectrometry Study of Flavonoid Mixturesby Alkali Metal AdductionsZHANG Na 1，CUI Peng 2，LIU Wei 1（1.Faculty of Chemistry and Chemical Engineering；2.Modern Educational Technology Center，Huangshan University，Huangshan 245041，Anhui，China ）Abstract：The mass spectrometry of 7flavonoid mixtures（matrix B ）and alkali metal ions mixture M +（M=Li，Na and K ）was studied by UPLC-QTOF-MS technology and electrospray ion source.The formation of alkali metal adduct ions of matrix B and M +under different collision energy，different concentration and different adding mode was discussed.The results show that under different experimental conditions，various kinds of adducts with different abundances can be formed between each compound and alkali metal ions，the adducts appear in groups，and the mass difference between the two peaks of each group is an integral multiple of 16.The presence of adducts is helpful to determine the exact mass number of unknown compounds in polyhydroxy mixtures.Key words：adduct ions；electrospray ionization mass spectrometry；flavonoids··55。
pH敏感性壳聚糖／聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究
pH敏感性壳聚糖／聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究第33卷第12期2005年12月化工新型材料NEWCHEMICALMA TERIALSV01.33No.1251?pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究谢云涛宋鹏飞何玉风王荣民(西北师范大学甘肃省高分子材料重点实验室,兰州730070)摘要制备了pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇(CPV A)水凝胶,研究了该水凝胶在室温下不同pH值介质中的溶胀比.发现在酸性溶液中,凝胶的溶胀比远大于在碱性溶液中的溶胀比,且其在不同pH值溶液中具有可逆溶胀一收缩行为,对药物氟哌酸具有缓释效果.关键词pH敏感性,壳聚糖,聚乙烯醇,半互穿聚合物网络,药物释放PreparationandpH-sensitivebeheviourofchitosan-polyvinylpyrrolidonehydrogelsXieY untaoSongPengfeiHeY ufengWangRongmin (KeyLaboratoryofPolymerMaterialsofGansuProvince,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070) AbstractpHsensitivechitosawpolyvinylalcoholhydrogelswereprepared.Theswellingratioofhydrog elsindifferentpHmediumwasinvestigated.Theresultsshowedthattheratioofhydrogelsinacidmediumwer ehigherthantheratioofhydrogelsinbasemedium.Furthermore,Thehydrogelshadgoodswelling-contractingrevers ibilityinthesolutionwhichpHvaluewasalternatelychanged,andcanbeusedasthedrug—releasesupportofnorflox acin.KeywordspH-sensitivity,chitosan,p0lyvinylalcohol,semi-int~etratingnetwork(Semi-IPN),dmgrel ease智能水凝胶属于智能材料,是一类对外界刺激能产生敏感响应性的水凝胶,典型的外界刺激有pH值,温度,电场,磁场,光,特殊物质,溶剂,盐浓度等.根据其特性,智能水凝胶也常被称为刺激响应型水凝胶和敏感型水凝胶.敏感性水凝胶是由高聚物的三维交联网络结构和介质共同组成的多元体系,交联网络上分布着大量亲水基团或可解离性基团,当水凝胶受到外界环境刺激时,凝胶的形状,相,力学,光学,渗透速率,识别性能等随之发生响应,即突跃性变化,并且,随着外界环境刺激因素的可逆变化,水凝胶的突跃性变化也具有可逆性.同时水凝胶还具有生物材料的”软而湿”特点,具有良好的生物相容性,因而在药物释放系统(DDS),仿生材料,化学机械系统等领域有着非常广阔的应用前景[1].敏感性水凝胶可通过单体交联聚合,聚合物交联或载体接枝共聚来制备].本实验利用互穿网络技术合成了pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇(CS-PV A)水凝胶,研究了其pH敏感性和对氟哌酸药物的释放性能..1实验部分1.1试剂和仪器(1)仪器:Alpha-CentauriFT-IR型红外光谱仪(日本岛津),$540一SEM型扫描电镜(日本日立),热分析(DTA_TG)(DuPont1090B型热分析仪),紫外一可见光谱仪(日本日立)UV3400紫外可见分光基金项目:国家自然基金(20274034);西北师范大学青年教师基金(NWNUQN04—27) 作者简介:谢云涛(珀8O～),男,硕士研究生,主要研究方向为环境友好高分子.化工新型材料第33卷光度计,PH~3C型精密pH计(上海精密科学有限公司).(2)试剂:壳聚糖(CS)(浙江玉环县化工厂,分子量:1.5×10,脱乙酰度:939,6),聚乙烯醇(PV A)(佛山市化工实验厂,日本进口分装,Mw—1.0×10),冰乙酸(分析纯),甲醛(37,分析纯),盐酸(分析纯),氢氧化钠(分析纯).1.2水凝胶的制备及其溶胀性能测试1.2.1水凝胶的制备取50mI圆底烧瓶,向其中加入0.5gCS,15mL二次水和2mL冰乙酸(3mol/L),搅拌均匀后,再加入0.3gPV A,搅拌混合均匀,然后抽真空,向其中加入2mL甲醛(37),室温反应24h;成胶后,取出,切成lmm.左右的颗粒,用二次水浸泡,每天换1次水,1周后取出;真空干燥,最后置于干燥器中备用.1.2.2凝胶的溶胀比(SR)测定预先用lmol/L的Na0H溶液和lmol/L的Ha溶液调制溶胀介质,再用分析天平准确称取一定量干凝胶(rn0),放人配置好的溶胀介质中,并保持恒温,达溶胀平衡后称取湿凝胶质量(m),同时测定溶胀介质pH值,则该pH值时凝胶溶胀比SR----m/r~.1.2.3刺激响应性测试先将精确称量的凝胶溶胀,再配制好pH=2和pH=10溶胀介质,交替测定凝胶在这两种介质中的溶胀比,溶胀比测定的具体方法同上,同时记录凝胶在两种介质中的溶胀收缩时间.1.2.4凝胶的药物释放性能测试首先制作标准曲线:精密称取适量的氟哌酸,用二次水溶解并配制其浓度为0.04g/L,再成倍稀释该溶液,用紫外一可见光谱仪分别测定其最大吸收波长处(271.7rim)的吸光度A,以溶液的浓度对吸光度A作图得到标准曲线,标准曲线的线性回归方程为:C(g/L)=O.O129A+O.0006(回归系数rO.9977)(1)向0.SgCS中加入15mL二次水和2mL冰乙酸(3tool/L),搅拌均匀后,先加入0.02g氟哌酸,再加入0.3gPV A,搅拌混合均匀,然后抽真空,向其中加入2mI甲醛(37),室温反应24h,成凝胶后取出,放人释放介质中(预先用磷酸二氢钾和氢氧化钠配制pH=6.86缓冲溶液作为释放介质),恒温37℃,以一定的时间间隔取10mL缓冲液,同时加入10mL恒温37.C新鲜的释放介质,保持释放介质的体积不变;测定取出样在最大吸收波长处的吸光度A,用标准曲线线性回归方程计算释药量.2结果及讨论2.1结构表征2.1.1红外光谱分析CS分子链中含有的氨基,羟基和未脱酰的乙酰氨基,可与PV A中的氧等通过氢键形成配合物(表1),凝胶的IR谱中CS的氨基变形振动峰(1603cm)发生位移,说明两组分已形成氢键配合物.在酸l生条件下,CS与甲醛之间可发生希夫碱反应生成C=N键],因此用甲醛交联CS,可使PV A在交联壳聚糖网络内形成配合物,即半互穿聚合物网络(Semi—IPN)结构.表1pH敏感性C~PV A水凝胶的红外光谱数据(cm) 2.1.2扫描电镜分析图1为凝胶的扫描电镜图.由图1可看出,水凝胶的表面形态为非连续性,说明壳聚糖与聚乙烯醇形成了互穿网络结构.2.1.3DTA—TG分析由CS和C~PV A水凝胶的DTA TG分析中可以发现,纯的CS在237.1～352.7℃之间失重率为83.9,干凝胶在214.5~342.2℃之问失重率为50.6,即凝胶的热稳定性高于纯的CS.一方面可能是由于CS的交联;另一方面说明cS和PV A通图1凝胶的扫描电镜图第12期谢云涛等:pH敏感性壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究过次级价键力(如静电吸引,氢键以及范德华力等等)发生缔合.即在配合物中引入交联,从而使两种高分子在发生缔合的同时形成交联网络.2.2pH敏感性CS-PV A水凝胶性能研究2.2.1CPV A水凝胶的溶胀比图2为C~PV A水凝胶室温下在不同pH介质中的溶胀比.由图可看出,该水凝胶在酸性条件下溶胀,在碱性条件下收缩;pH<5时,凝胶溶胀比急剧升高,最大溶胀比约为100;pH>5时,凝胶溶胀比很小.图2CS-PV A水凝胶室温下在不同pH介质中的溶胀比2.2.2CPV A水凝胶的刺激响应性能图3是C~PV A水凝胶室温下在pH=2和pH=10两种介质中的溶胀收缩曲线.由图可看出,将溶胀的C~PV A凝胶浸入pH一2酸性介质中,随时间的增加,凝胶的体积逐渐增大;再浸入pH—l0碱性介质中,凝胶的体积随时间的增加又逐渐减小,且该过程重复可逆.由此可见,C~PV A凝胶对溶胀介质的pH值变化具有良好的响应性,且这种响应性能可逆.即该凝胶随着介质pH值的可逆变化,其体积产生的明显溶胀收缩过程也是可逆的.图3CS-PV A水凝胶的刺激响应性能2.2.3CPV A水凝胶对氟哌酸的释放性能图4是C~PV A凝胶恒温37.C,在pH6.86的缓冲溶液中对氟哌酸药物的释放性能.由图可看出,8O的释药量是在前2h完成的,随后药物的释放速度变缓,直到lOh后,氟哌酸才几乎全部被释放出,可以看出该水凝胶对药物氟哌酸具有一定的缓释效果.图4CS-PV A凝胶对氟哌酸的释放性能3结论选择无毒,可生物降解的高分子为原料,运用互穿网络技术,合成了pH敏感性C~PV A水凝胶.并研究了该水凝胶的溶胀性能,刺激响应性能和体外药物释放性能.结果表明:该水凝胶在酸性介质中溶胀,在碱性介质中收缩;刺激响应性能好,能够很好的响应外界刺激并显示出明显的体积溶胀收缩;对药物氟哌酸具有一定的缓释效果,释放周期超过lOh,有望作为药物缓释载体.参考文献[1]QiuY ong.Parkkinarr~AdvancedDrugDeliveryReviews, 2001.53(3)}321~339[z]姚康德,彭涛,高伟.EJ].高分子通报,1994,2103~111[3]吴建荣,张倩.EJ].化工新型材料,2005,33(2),52~55[4]GalaevIgorY.Mattiasson13o.EJ].TrendsinBiotechnology, 1999,17(8)l335~340[5]JeongB,GutowskaA.EJ].TrendsinBiotechnology,2002,20 (7)t305~311[6]RaviKumar,MajetiN.V.TrendsinBiotechnolgy,Reactive 8LFunctionalpolymers,2000,46l1～27[7]HoffmanAS,罗毅译.[J].高分子通报,1995,4:245~252[8]刘锋,卓仁禧.[J3.高分子通报.1995.4:205~216[9]HenninkWE,V anNostrumC.F.1J].AdvancedDrugDeliv—cryReviews?2002?54:13~36[1O3Y aoKD.PengT.GossenMFF,eta1.[J].JournalofApplied PolymerScience,1993,48l343~354收稿日期:2005—07-08修稿日期:2005-10一10。
敏感性高分子及水凝胶
敏感性高分子及水凝胶摘要：本文介绍了几类敏感性高分子及其水凝胶。
主要包括pH 敏感水凝胶、温度敏感水凝胶、温度及pH 双重响应水凝胶、光响应水凝胶、磁场响应水凝胶等的性质及其研究进展。
简要介绍了敏感性高分子及其水凝胶的性质、制备方法、应用及其发展前景。
1 引言近年来，随着信息，生命，环境，航空航天等领域科学技术的飞速发展，人们对材料性能的要求越来越高。
因此，一批性能特异的新功能材料相继问世，敏感性材料就是其中的一类。
对环境具有可感知，可响应，并具有功能发现能力的高分子和水凝胶被称之为环境敏感性高分子（environment sensitive polymers）和环境敏感性水凝胶（environment sensitive hydro gels）[ 1]。
与传统的高分子和水凝胶不同，这类高分子和水凝胶的某些物理或化学性质可因环境条件的变化而发生突变。
因此，这类高分子也被称为“刺激响应性高分子（stimuli-responsive polymers）”、“灵巧性高分子(smart polymers)”或“智能性高分子（intelligent polymers）”,相应的水凝胶被称为“刺激响应性水凝胶（stimuli-responsive hydro gels）”、“灵巧性水凝胶（smart hydro gels）” 和“智能性水凝胶（intelligent hydro gels）”[2]。
与高分子不同，凝胶是一类可保持一定几何外形，同时具有固体和液体某些性质的胶体分散体系。
它是软物质（soft materials）存在的一种重要形式，是介于固体和液体之间的一种物质形态。
凝胶体系由胶凝剂（gelators）所形成的三维网络结构和固定于其中的大量溶剂组成。
敏感性水凝胶[3] 是一种亲水性高分子交联网络,它能够感知外界环境的微小变化(例如温度、pH、离子强度、光、电场和磁场等) ,并通过自身体积的膨胀和收缩来响应外界的刺激. 敏感性水凝胶的上述特点使其在药物控制释放、物质分离提纯、活性酶包埋和生物材料培养等方面有广泛应用前景。
温敏型水凝胶的制备与性能研究
ｂ ｙ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ． Ｂｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｌ ’ Ｓ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ Ｏ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ａ ｔ ｒ ｏ ｏ ｍ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ（ ２ ５ ｏ Ｃ） ｗｅ ｒ ｅ ａ ｌ Ｓ Ｏ
ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ｐ ｏ ｌ ｙ ｏｘ ｙ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ ｌ ａ ｕ ｒ ｙ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ； ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｌ ； ＦＴＩ Ｒ； ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ
月桂醇 聚氧 乙烯 醚是一 种典 型的非 离子 表面 活性 剂 ，
实 验仪 器厂 。
属于脂肪醇聚氧乙烯醚， 具有浊点的特性， 在加热条件下， 可由清晰变浑浊， 溶解度降低。 利用这一特性 ， 可制备温敏 性的水凝胶。 本文主要讨论了月桂醇聚氧乙烯醚／ 丙烯酸共
聚酯 、 丙烯 酸与丙烯酸 丁酯共聚 水凝 胶的合成 及性 质。
１ ． ３ 水凝胶的合成方 法
在装 有搅拌 器 的２ ５ ０ ｍＬ Ｚ颈 烧瓶 中加 入计 量好 的月桂
醇聚氧乙烯醚 （ 聚合度分别为 ３ 、 ４ 、 ７ 、 ９ ） 与丙烯酸 ， 依次加
入一定 量 的对 苯二 酚、 对 甲苯 磺 酸 ， 搅 拌 均 匀， 密封三 颈 烧 瓶。 １ １ ０℃下， 采用醇 酸缩 合方 法合成ＭＯ Ａ ／ 丙烯 酸共聚 酯。
１ ． ４ 分 析测试
１ ． ４ ． １ 常温下凝胶溶胀率的测定 常温下， 将一定量的凝胶浸入特定浓度的Ｎ ａ Ｏ Ｈ 溶液 中， 定时取出凝胶， 用滤纸拭去表面吸附的水分后， 准确称 取湿凝胶的重量 （ Ｗ ） ， 浸泡前凝胶的重量记为 （ ｗ ） ， 按下 式计算水凝胶的溶胀比 （ Ｓ ） 。
温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的制备与性能表征——推荐一个高分子化学综合实验
温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的制备与性能表征——推荐一个高分子化学综合实验温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的制备与性能表征——推荐一个高分子化学综合实验引言温敏性水凝胶是一种具有特殊性质的高分子材料，能够根据环境温度的变化而改变其物理性质。
其中，聚N-异丙基丙烯酰胺是一种应用广泛的温敏性材料，具有优异的可控性和反应灵敏性。
本实验旨在通过简单的合成方法制备温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺，并通过一系列性能表征实验来评估其温敏性能和应用潜力。
1. 实验原理和设计1.1 聚N-异丙基丙烯酰胺合成原理聚N-异丙基丙烯酰胺是通过自由基聚合反应制备的。
在本实验中，我们将使用过硫酸铵作为引发剂，在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中与单体异丙基丙烯酰胺共同反应。
1.2 实验设计本实验分为以下几个部分：(1) 单体异丙基丙烯酰胺的纯化和准备。
(2) 引发剂过硫酸铵的溶解处理。
(3) 反应体系的配制。
(4) 热聚合反应条件的确定。
(5) 聚合物温敏性能和结构表征的实验。
2. 实验步骤和操作2.1 单体异丙基丙烯酰胺的纯化和准备首先，我们需要将商购得的异丙基丙烯酰胺进行纯化。
将购得的异丙基丙烯酰胺加入到硅胶柱中，并用乙酸乙酯进行洗脱。
收集洗脱溶液，并进行旋蒸。
2.2 引发剂过硫酸铵的溶解处理取适量的过硫酸铵溶解于适量的去离子水中。
注意过硫酸铵的量不宜过多，以免引起强烈剧烈的聚合反应。
2.3 反应体系的配制将纯化后的异丙基丙烯酰胺和溶解了的过硫酸铵按照一定的比例混合，得到反应体系。
2.4 热聚合反应条件的确定将反应体系置于油浴中，进行加热反应。
根据实验要求，确定最适合的反应温度和时间，并进行相应的实验。
2.5 聚合物温敏性能和结构表征的实验制备好的聚合物样品可以进行一系列性能表征实验，如温敏性实验、失重实验、粘度实验、红外光谱分析和扫描电子显微镜观察等。
3. 结果与讨论根据实验操作和测量结果，得到了关于温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的性能数据和结构信息。
聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究 毕业论文
本科生毕业论文（设计）题目聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究学院理学院专业班级应用化学（化学生物）学生姓名指导教师撰写日期：2012 年 5 月 12日聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究摘要水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。
根据水凝胶对外界刺激的应答情况，水凝胶可分为传统凝胶和环境敏感型凝胶。
温敏性高分子水凝胶是研究最多，也是最重要的一类敏感性高分子水凝胶体系。
聚N-异丙基丙烯酰胺(PINPAm)的低临界溶解温度（LCST）约33.2℃。
PNIPAm具有良好的双亲性，且其相变温度在人的生理温度附近且略高于环境温度，且通过加入多种类单体控制其LCST，兼有易于控制、易于改性等优良特性，成为目前研究最热的一类热缩性温敏凝胶。
PNIPAm水凝胶制备分别探讨了：（1）用不同量的引发剂过硫酸铵(APS)对水凝胶形成的影响；（2）反应温度分别为低温(低于5度)、20度、30度、40度对水凝胶形成的影响。
所制备的PNIPAm水凝胶分别测定了相转变温度(LCST)和凝胶溶胀率(SR)。
结果表明引发剂量用量增多时水凝胶形成反应时间变短；反应温度升高水凝胶外观出现由无色透明凝胶----乳白半透明凝胶-----乳白色凝胶-----乳白色且无固定形态凝胶的变化。
低温生成的水凝胶相转变温度(LCST)在33度到34度之间，水凝胶体积发生不连续收缩现象；交联剂N,N-亚甲基双丙烯酞胺(BIS)使用量越多溶胀率越小。
关键词：温敏性水凝胶；PNIPAm水凝胶；制备；性质Preparation and the properties of hydrogel PINPAmAbstractThe hydrogel is a kind of hydrophilic system but insoluble in water, has a cross-linked three-dimensional network structure of the polymer, with certain conditions swelling / deswelling behavior, at the same time having a conveying and permeability, energy conversion, adsorption separation, biocompatibility and other functions. According to the outside stimuli response, hydrogel can be divided into traditional and environmentally sensitive gel. Temperature sensitive hydrogel is the most studied, is also one of the most important sensitive polymer hydrogel system. PNIPAm is a classic temperature sensitive hydrogel with lower critical solution temperature (LCST) about 33.2°C closed human body temperature, its phase transition temperature is under the human physiological temperature 2-3°C and slightly higher than the ambient temperature. PNIPAm is amphiphile polymer and easy modification by adding other monomers to control its LCST. Due to the properties easy control and modification, PNIPAm is one of the most attractive environmentally sensitive hydrogel with thermo-shrinkable temperature sensitive hydrogel.In this paper the preperation of PNIPAm hydrogel was investigated with different amounts of the initiator ammonium persulfate (APS) and the reaction temperature which were at under 5°C, 20°C, 30°C, 40°C respectively. And the properties of PNIPAm hydrogel phase transition temperature (LCST) and hydrogel swelling rate (SR) were observed. The experimental results showed that hydrogel formation reaction time becomes shorter with the incressing amounts of APS. The appearance of hydrogel obtained were very different in different reaction temperature: gel is colorless and transparent (under 5°C),shallow slightly milky and semitransparent gel (at 20°C), milky and non-transparent gel, plaster (without fixed shape and non-transparent, maybe microgel). The sample formation under 5°C showed the volume shrinkage phenomenon in the range of 33-34°C. And the amount of crosslinking agent N, N - methylene bis propylene phthalein amine ( BIS ) used in the formation of hydrogel, the hydrogel’s swelling rate was small.Key words: temperature sensitive hydrogel; PNIPAm hydrogel; preparation; properaties目录1 绪论 (1)1.1 水凝胶与智能水凝胶 (1)1.2 温敏性水凝胶 (2)1.3 水凝胶应用前景及展望 (3)2 实验 (5)2.1 实验制备与性质研究试剂 (5)2.2 实验仪器 (5)2.3 制备与性质研究 (5)2.3.1 制备 (5)（1）引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (5)（2）不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (6)2.3.2 性质研究 (6)（1）相转变温度(LCST)的测定 (6)（2）凝胶溶胀率(SR) (6)3 实验结果与讨论 (8)3.1 制备 (8)3.1.1 不同引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm水凝胶的合成（温度为室温或低温） (8)3.1.2 不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (9)3.2 性质 (10)3.2.1 胶体的温敏性 (10)（1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴中） (10)（2）胶体生成时反应温度为20度 (10)3.2.2 凝胶溶胀率(SR) (11)（1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴中） (11)（2）胶体生成时反应温度为20度 (14)（3）胶体生成时反应温度为低温和20度的对比 (17)4 结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1 绪论1.1水凝胶与智能水凝胶水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。
水凝胶类材料的表征方法概述
智能水凝胶类材料的表征方法探讨摘要：水凝胶是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。
水凝胶类材料在各个领域被广泛的应用并且应用范围不断扩大，为了适应生产和生活的发展需要，水凝胶类材料的性质需要通过各种近代分析技术被详细的表征。
主要表征有溶胀测试（SR），热差分析（DSC），红外分析表征（FTIR），紫外表征（UV），透射电子显微镜(TEM)，原子力显微镜（AFM）等，本文就这几种常见的表征分析方法在智能水凝胶性能表征中的应用情况加以概括分析。
1.水凝胶（Hydrogel）简介水凝胶是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聚乙烯醇、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）。
最常用的领域是在智能药物领域的应用。
智能药物是利用高分子智能载体制备而成的，通过系统协调材料内部的各种功能，对环境可感知且可响应，它能对周围环境的刺激因素，如温度、pH值、离子、电场、磁场、溶剂、反应物、光或应力等做出有效响应并且自身性质也随之发生变化，能够达到定量、定时、定位靶向、高效、低毒，其释药行为与人体生理环境和相关病理要求一致的智能化效果，解决了常规片剂、胶囊、注射剂等药物不能按疾病本身要求释放药物且不良反应多的缺陷，降低药物毒副作用，使临床用药更科学、合理，达到了治疗疾病时用药的智能化和按需释放药物，减少给药次数，避免重复给药和盲目用药给患者带来的损伤，减轻患者的经济负担。
水凝胶的制备及其研究进展
水凝胶的制备及其应用进展摘要水凝胶是一类具有广泛应用的聚合物材料，它在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。
由于其特殊的结构和性能，水凝胶自人们发现以来，一直被人们广为研究。
本文综述了近些年国内外在水凝胶制备和在生物医药、环境保护等方面的一些研究进展，并对水凝胶的应用前景做了一些展望。
关键词水凝胶药物释放壳聚糖染料吸附凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro-gel)、醇凝胶(alcogel)和气凝胶(aerogel)等。
水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。
它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。
[1]正因为水凝胶的这种特性，水凝胶能够对外界环境，如温度、pH、电场、磁场等条件变化做出响应。
近年来，对水凝胶的研究逐渐深入。
水凝胶的应用也越来越广泛，不仅在载药缓释、环境保护方面有很大用途，而且在喷墨打印等方面也有越来越大的作用。
一、水凝胶的制备（一）PVA水凝胶的制备上世纪50年代,日本科学家曾根康夫最早注意到聚乙烯醇(PVA)水溶液的凝胶化现象。
由于PVA水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高机械强度)、高吸水量和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。
PVA水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛[2]。
龚桂胜，钟玉鹏[3]等人利用冷冻-解冻法制备了不同类型高浓度聚乙烯醇（PVA）水凝胶，研究了PVA水凝胶的溶胀率、拉伸强度和流变特性。
他们发现不同类型的高浓度 PVA 水凝胶的力学性能相差较大，高分子量的 PVA 水凝胶的拉伸强度较低；这与低浓度的水凝胶相反。
徐冰函[4]首先制备PVA水凝胶，再以PVA 水凝胶作为载体利用反复冷冻的方法成功制备含有二甲基砜的PVA水凝胶。
实验制备的MSM/PVA水凝胶具有优良的理化性能，并且可以用于人工敷料的制备。
聚异腈多肽水凝胶的功能特点及应用研究进展
聚异腈多肽水凝胶的功能特点及应用研究进展作者：邢成芬郭婧琦高冬袁宏博来源：《河北工业大学学报》2019年第02期摘要水凝胶是一种在水中能发生溶胀并且具有稳定的三维网络结构的聚合物材料，因其具有高含水量、高柔韧性以及良好的生物相容性等特点而广泛应用于生物医学领域。
然而，传统的水凝胶的力学性能较差，限制了水凝胶更深层次更广泛的应用，因此近几十年来科学家们一直致力于探索和研究该热点问题。
聚异腈多肽水凝胶作为一种具有良好的生物相容性、温敏性以及与生物聚合物类似的应力刚化性能的新型合成聚合物材料克服了传统水凝胶的力学性能较差及组织粘附力弱等方面的不足，已经在生物医学领域中的许多方面如伤口敷料、组织工程支架、药物输送以及细胞三维培养等得到应用。
因此，本文综述了聚异腈多肽的结构功能特点以及其应用研究进展，并且对其今后的发展方向进行展望。
关键词水凝胶；聚异腈多肽；刺激响应；多功能性；生物医学应用中图分类号 O632.62 文献标志码 A0 引言水凝胶是一种以水或者生物液体为分散介质，能在其中发生溶胀行为并保持大量的水分、稳定的尺寸以及维持物理化学机械性能的具有良好的生物相容性、高孔隙率和三维网络结构的聚合物材料[1-2]。
水凝胶的三维网络间隙中存在流动的水分子；此外，水凝胶对氧气、营养素和其他水溶性代谢物具有高渗透性，从而使一些小分子也可以以水为分散介质在三维网络中进行信息和物质的传递。
然而，这种三维网络结构不会由于水凝胶具有亲水的基团或者水溶性的结构而发生破坏[3]。
水凝胶具有类似于软组织的物理特性。
同时，水凝胶通常会对外界环境的刺激做出相应的反应，如温度、pH、离子强度、溶剂、电场和光等[4]。
因此，近年来水凝胶作为智能材料被广泛应用于药物释放体系、生物传感器、组织工程、医学诊断和治疗等领域[5-8]。
但是，传统的水凝胶存在不易降解、力学性能较低、组织粘附力弱等不足，极大地限制了水凝胶更深层次更广领域的应用，因而制备能够克服传统水凝胶的劣势的新型水凝胶材料具有十分重大的意义。
肽自组装水凝胶的制备及在生物医学中的应用
肽自组装水凝胶的制备及在生物医学中的应用肽自组装水凝胶是一种由肽类分子通过非共价相互作用自组装形成的稳定的凝胶结构。
其制备方法简单，易于大规模生产，并且具有可调控性和生物相容性等优点，因此在生物医学领域中得到广泛的应用。
肽自组装水凝胶的制备主要通过控制肽分子的聚集方式和非共价相互作用的强弱来实现。
肽分子通常由两部分构成，一部分是亲水性的氨基酸残基，另一部分是疏水性的氨基酸残基。
通过调整这两部分的比例，可以控制肽分子的溶解度和聚集能力。
当肽分子浓度达到一定程度时，亲水性残基之间的水解和疏水性残基之间的疏水作用将促使肽分子自组装形成纳米纤维结构，从而形成稳定的凝胶。
肽自组装水凝胶在生物医学中有着广泛的应用。
首先，肽自组装水凝胶具有类似于细胞外基质（ECM）的结构和特性，可以提供细胞黏附和生长所需的支架和信号。
因此，它们被广泛应用于组织工程和再生医学中，用于修复和重建各种缺损组织，如骨骼、软骨、肌肉和皮肤等。
其次，肽自组装水凝胶具有优异的药物控释性能，可以用于提高药物的疗效和减少不良反应。
将药物分子包裹在肽纳米纤维的内部或将其吸附在纤维表面，可以有效地延缓药物的释放速度，并实现药物的长效释放。
此外，肽自组装水凝胶的结构可以被精确调控，从而可实现不同类型药物分子的选择性释放。
还有，肽自组装水凝胶还具有生物可降解性质，可以被生物体内的酶降解代谢。
这使得它们成为临床应用的理想选择之一。
在药物输送方面，肽自组装水凝胶可被设计为随时间的流动，从而逐渐释放药物分子。
在组织工程方面，肽自组装水凝胶逐渐降解，为新生组织提供支持和指导，并最终被机体代谢。
最后，肽自组装水凝胶还可以用于细胞培养和生长的三维文化。
与传统的二维培养相比，三维培养可以更好地模拟真实的组织环境，并提供更多的细胞-细胞和细胞-基质相互作用。
肽自组装水凝胶的三维结构为细胞提供了良好的支持，促进细胞的增殖和分化，并为研究细胞行为和功能提供了更接近真实情况的平台。
制备和应用新型聚合物水凝胶体系的研究
制备和应用新型聚合物水凝胶体系的研究聚合物水凝胶是一种特殊的高分子材料，通过交联制备而成。
这种材料可以在水中形成凝胶状，具备良好的吸水性能和稳定性。
由于其独特的性质和多样的应用方式，水凝胶体系在生命科学、医学、环境和农业等多个领域得到广泛的应用。
在现代生产与生活中，如何制备和应用新型聚合物水凝胶体系已成为一个热门研究课题。
本文将介绍制备和应用新型聚合物水凝胶体系的研究现状和最新进展。
一、聚合物水凝胶的制备技术聚合物水凝胶的制备技术受到很多因素的影响，包括原料的选择、制备条件、交联方式等。
目前，制备聚合物水凝胶的方法主要有以下几种：1.自由基聚合法自由基聚合法是一种常用的制备聚合物水凝胶的方法，它是利用自由基引发剂将水溶性单体聚合成聚合物，再通过交联制备成水凝胶。
这种方法的优点是操作简单、成本低、可控性好。
但是，由于自由基聚合反应中会产生活性自由基，容易引发周围材料的副反应，且反应条件限制较大。
2.离子聚合法离子聚合法是一种在聚合反应中加入阳离子或阴离子，使单体带上电荷并进行聚合的方法。
通过选择不同的离子型单体和交联剂，可以制备出具有不同性质的聚合物水凝胶。
这种方法具有反应速度快、凝胶结构平稳等优点，但是其研究进展不够成熟。
3.复合凝胶法复合凝胶法是将两种或多种具有不同化学特性的单体混合后交联制备而成，这种方法不仅可以制备出具有多种性质的聚合物水凝胶，而且其制备成本较低，适应性广泛。
目前复合凝胶法已成为制备聚合物水凝胶的主要方法之一。
二、新型聚合物水凝胶的应用研究随着科技的发展和人们对高分子材料应用需求的不断提高，新型聚合物水凝胶的应用研究也在不断深入。
1.生物医疗方面在生物医疗方面，聚合物水凝胶已经成为一种可靠的医用材料，广泛应用于组织工程与再生医学、药物传递系统和口腔修复等方面。
例如，利用聚合物水凝胶可以制备出可重构形态、生物相容性高、可渗透生物细胞的三维培养材料，从而为组织工程与再生医学提供了重要的支持。
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聚肽类环境敏感性水凝胶的制备及性能研究本论文在前人研究的基础上,以聚肽为原料、开发了性能更为优异的环境敏感性水凝胶体系,主要研究了以聚天门冬氨酸为代表的氨基酸均聚物水凝胶体系、以及多肽RATEA16为代表的氨基酸共聚物自组装水凝胶体系。
对聚天门冬氨酸水凝胶体系,我们研究了制备条件对产品敏感程度的影响,得出较高的水解最终pH
值可以提高水凝胶的溶胀一去溶胀响应速度的结论,这主要是由于水解最终pH
值严重影响着其微观聚合物结构、以及宏观的凝胶表面形态。
我们还比较详细的阐述了聚天门冬氨酸水凝胶的pH敏感性,由于其中同时
含有酸性、碱性基团,它属于两性pH敏感水凝胶,因此它在高、低pH处均有较大的溶胀比,而在中间pH处溶胀比较小；同时,它对离子强度的变化更加敏感。
众所周知,一种新材料的研发必然是要以大规模生产为最终目标,因此,聚天门冬氨酸水凝胶也必然要面临将实验室小试结果放大的阶段。
我们采用响应面法优化聚天门冬氨酸水凝胶的制备工艺,从而达到提高放大实验所得的产品最高吸水能力的研究目的。
实验得到了一个能够很好的拟合实验数据的多项式模型,经过小试以及放大实验的验证,模型的预测值与实验测量值
十分吻合。
通过制备工艺的优化,产品的溶胀比提高了大约60%。
此外,我没呢还对聚天门冬氨酸水凝胶进行了改性。
首先,采用物理的冻融循环技术结合少量化学交联剂来制备聚天门冬氨酸水凝胶,以达到在保证产品的生物降解性和生物相容性不变的前提下,减少制备过
程中化学交联剂毒毒性的目的。
实验发现控制制备工艺中冻融循环的条,就可以在一定程度上控制产品最终的结构和性质。
为了弥补聚天门冬氨酸水凝胶机械强度差的缺陷,我们采用半互穿网络技术,以聚天门冬氨酸钠盐为线性组份、以交联型聚丙烯酸为网络结构,在水相反应体系中制备PAsp/PAAc半互穿网络结构水凝胶。
实验证实了溶胀后的PAsp/PAAc
半互穿网络水凝胶以一个聚电解质复合物的结构存在。
还发现此产品保持了聚天门冬氨酸水凝胶的温度、pH敏感性,并且在这些可重复的溶胀一去溶胀周期中,凝胶体系显示了很好的机械强度性能。
通过研究PAsp/PAAc半互穿网络水凝胶在尿素溶液中的溶胀动力学性质,揭示了水分子扩散进入水凝胶的网络结构是受到non-Fickian扩散机制的控制。
并且,产品中PAsp线性组分的比例越小,其溶胀过程受到水分子的扩散控制程度越大；产品中PAsp线性组分的比例越大,其溶胀过程就越接近聚合物链的扩展控制体系。
为聚天门冬氨酸水凝胶体系在生物体内的应用做初步研究,我们还考察了各产品在各种自制的模拟生理溶液中的溶胀性能。
实验证明其依然具备离子型水凝胶的普遍性质,溶胀行为受到溶胀环境的严重影响,尤其是溶液中的离子强度。
综上所述,具有高溶胀能力、快速溶胀速度的智能型聚天门冬氨酸吸水材料必将在许多领域中都有比较广泛的应用前景。
另一方面,本论文还研究了多肽RATEA16自组装水凝胶体系。
多肽RATEA16可以在水相中自组装形成一种高规则性的纳米纤维水凝胶；其含水量通常大于99.5wt.-%,并且在生理相似的环境中保持稳定状态。
通过比较详尽的研究其各种性能,揭示了多肽RATEA16自组装水凝胶富含二级结构为p-折叠的纳米纤维；其动态黏弹性受环境pH值和体系中多肽浓度的影响。
还发现界而间的疏水作用力、分子间的氢键作用、以及吸引和排斥静电力的共同作用,是不同pH环境中出现粘稠溶液、弹性水凝胶、和沉淀三种状态的主要
原因,可以通过细微调整环境pH值来达到它们之间的相互转换；也就是说,纳米纤维上电荷数的微小变化,就可以改变多肽RATEA16的自组装行为,使其产生pH 响应。
作为应用研究,我们采用胰岛素作为模型蛋白,考察了多肽RATEA16自组装水凝胶的载药以及释放药物的能力,研究其与蛋白药物之间的相互作用。
其独特的pH响应性决定了它有望作为生物材料类蛋白载体被用于生物医药领域中药物的pH可控释放。
另一方面,根据容器的形状和大小,多肽RATEA16水凝胶可以维持不同的几何形态：此特性使其作为一种智能型生物材料可以被注射进生物体内进行组织修复。