磁性水凝胶的制备及其应用研究进展

磁性纳米水凝胶载药体系的研制与应用

水凝胶概述
水凝胶是能显著地溶胀于水但不溶解于水的
一类亲水性高分子网络，水能以键合水、束缚水和自由水等形式存在于高分子网络之中而失去流动性，因此水凝胶能够保持一定的形状。环境敏感型水凝胶又常被称为智能水凝胶，是指自身感知外界环境如温度、pH、光、电、压力等微小的变化或刺激，并能产生相应的体积等性质变化。
磁性水凝胶载药微球的研制和应用
乳液聚合制备了聚（N-异丙基丙烯酰胺）水
凝胶微球及聚（N-异丙基丙烯酰胺）磁性水凝胶微球。辐照PVP与含2%PVA的磁流体的反相乳液，制得了磁性水凝胶微球，并且通过包埋法与药物结合，制成了磁性水凝胶载药微球并进行了动物实验。
光学显微镜下微球的形态
磁性水凝胶微球的显微镜照片（1000倍）
H2O
H2O H2O
H2O
环境刺激
H2O H2O H2O
环境刺激 H2O H2O
水凝胶药物控制系统
控制给药系统是水凝胶应用中的一个较为热门的研究课题。将具有生物活性的分子或细胞通过物理的或者化学的方法包埋于pH敏感性或热敏性水凝胶中，如将干的水凝胶浸泡于药液中而使药液渗入水凝胶（物理方法），或者通过酶与水凝胶骨架上的官能团之间的反应而将酶固定于水凝胶骨架（化学方法）。
磁性纳米水凝胶载药体系的研制与应用
李志军
前言
磁性水凝胶载药体系水凝胶概述
磁性水凝胶微球的制备
磁性水凝胶微球的应用
前言
目前，癌症已经成为威胁人类生命的三大杀
手之一，全世界每年有1000万人患上癌症，我国每年新增癌症患者180万，死亡140万，平均每分钟死亡1.3人。传统的癌症治疗手段主要有：外科切除、放疗及化疗。对抗癌药物提出了三大要求：提高给药准确性、提高药物利用率和稳定性、降低药物对正常细胞的毒副作用。

水凝胶的研究进展

水凝胶的研究进展俊机哥哥07(广西师范学院化学与生命科学学院09高分班)摘要:本文对水凝胶的制备方法、性质及其应用进行了简单的介绍。

关于水凝胶的制备，我们在文章的介绍了三种方法：单体聚合并交联、聚合物交联、载体的接枝共聚。

关键字: 水凝胶制备性质应用生物医学前言水凝胶这个词最早出现于1960年，当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。

它本身是硬的高聚物，但它吸收水分后就变成具有弹性的凝胶，故称水凝胶。

水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，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。

水凝胶可由不同的亲水单体和疏水单体聚合而成。

由于其具有三维网络结构，故相对分子质量很高，其交联网络结构主要由化学键、氢键或范德华力等组成。

溶胀时溶液可以扩散进入交联键之间的空间内，交联密度越大，三维网络间的空问就越小，水凝胶在溶胀时吸收的水分也就越少。

由于水凝胶表面不易粘附蛋白质和细胞，故在与血液、体液及人体组织相接触时会表现出良好的生物相容性；另外，水凝胶由于含有大量的水分而非常柔软，并且类似于生物体组织，故作为人体植入物可以减少不良反应。

因此，水凝胶被作为优良的生物医学材料得到广泛应用2。

例如，PVP水凝胶可作为眼科手术中黏弹物质及人工玻璃体材料。

PVA水凝胶可用于关节重建、人工软骨、人工喉及人工玻璃体。

PVA 是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。

水凝胶已被用做鼻子、面部、缺唇修补、替代耳鼓膜等方面。

水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。

另外，水凝胶在日用品，工业用品，农业、土建等领域也有广泛应用。

1 水凝胶的制备1. 1 单体聚合并交联合成水凝胶的单体很多,大致分为中性、酸性、碱性3 种,表1 列出了部分单体及交联剂。

表1 水凝胶制备中常用的单体和交联剂水凝胶可以由一种或多种单体采用电离辐射、紫外照射或化学引发聚合并交联而得。

一般来说,在形成水凝胶过程中需要加入少量的交联剂。

水凝胶的制备与应用研究

水凝胶的制备与应用研究一、本文概述水凝胶是一种由物理或化学交联形成的三维网络结构的高分子材料，其网络结构中充满了水或其他溶剂。

由于其独特的结构和性质，水凝胶在生物医药、食品科学、农业、环境科学等众多领域具有广泛的应用前景。

本文旨在深入探讨水凝胶的制备方法、性质表征及其在各个领域的应用研究，以期为推动水凝胶的科学研究和技术发展做出贡献。

在本文中，我们将首先介绍水凝胶的基本概念、分类及其主要性质。

随后，我们将详细阐述水凝胶的制备方法，包括物理交联法、化学交联法以及辐射交联法等，并对各种方法的优缺点进行比较分析。

在此基础上，我们将进一步探讨水凝胶在生物医药、食品科学、农业、环境科学等领域的应用情况，包括药物载体、组织工程、农业保水剂、污水处理等。

我们将对水凝胶的研究现状和发展趋势进行总结和展望，以期为未来水凝胶的研究和应用提供有益参考。

二、水凝胶的制备方法水凝胶的制备方法多种多样，主要包括物理交联法、化学交联法和辐射交联法等。

这些方法的选择取决于所需水凝胶的性质、应用场景以及制备条件等因素。

物理交联法是一种简单且常用的水凝胶制备方法。

它通常涉及将高分子溶解在水中，然后通过温度、pH值、离子强度等物理条件的改变来诱导高分子链之间的相互作用，从而形成水凝胶。

这种方法操作简便，条件温和，但所得水凝胶的机械强度和稳定性通常较低。

化学交联法是通过化学反应在高分子链之间引入共价键来形成水凝胶的方法。

常用的化学交联剂包括多官能团单体、交联剂等。

通过调节反应条件，可以控制水凝胶的交联密度和网络结构，从而得到具有不同性质的水凝胶。

化学交联法制备的水凝胶通常具有较高的机械强度和稳定性，但制备过程可能涉及有毒物质，且反应条件较为苛刻。

辐射交联法是一种利用高能辐射（如紫外线、伽马射线等）诱导高分子链断裂和重新连接来制备水凝胶的方法。

这种方法可以在不添加任何化学试剂的情况下实现高分子链的交联，因此具有环保和简便的优点。

然而，辐射交联法对设备和操作要求较高，且可能引发高分子链的过度交联，导致水凝胶性能下降。

磁性pH响应型纤维素水凝胶的制备及载药研究

磁性pH响应型纤维素水凝胶的制备及载药研究柳晓艳;周艺峰;聂王焰;陈鹏鹏【摘要】利用沉淀聚合和原位共沉淀法制得四氧化三铁负载的聚(羟丙基纤维素丙烯酸酯-co-丙烯酸)(P(HPCA-co-AA)@Fe3O4)水凝胶.研究了羟基(-OH)与丙烯酰氯(AC)的摩尔比和反应时间对羟丙基纤维素(HPC)的乙酰基修饰度的影响,通过FT-IR、1 H-NMR等对产物进行了表征.以水杨酸钠为模型药物,研究了水凝胶在不同pH环境下对药物的可控释放行为.结果表明,水凝胶具有良好的pH响应性,在碱性环境下的溶胀行为使药物释放量明显大于酸性环境下.【期刊名称】《安徽大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(039)006【总页数】7页(P73-79)【关键词】磁性;pH响应性;纤维素;水凝胶;药物载体【作者】柳晓艳;周艺峰;聂王焰;陈鹏鹏【作者单位】安徽大学化学化工学院,绿色高分子材料安徽省重点实验室,安徽合肥230601;安徽大学化学化工学院,绿色高分子材料安徽省重点实验室,安徽合肥230601;安徽大学化学化工学院,绿色高分子材料安徽省重点实验室,安徽合肥230601;安徽大学化学化工学院,绿色高分子材料安徽省重点实验室,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】O648.17水凝胶是一种通过物理或者化学交联而形成的三维网状高分子材料，在水中只溶胀不溶解［1］，广泛应用于食品、农业、生物材料、水处理、组织工程、隐形眼镜等多个领域［2］.水凝胶分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶，天然高分子因其来源广、价格低、良好的生物相容性和生物降解性等优点，逐渐引起人们的关注［3－5］.纤维素是自然界中来源最广泛的一类多糖高分子物质，可通过化学交联或者物理交联形成水凝胶.肖惠宁［6］等以微晶纤维素为原料制备出纤维素基导电水凝胶；陈莉［7－8］等以羟丙基纤维素为原料成功制得纤维素基水凝胶，并对其药物控释行为进行研究.刺激响应性水凝胶是指对温度、pH、光、电场、磁场等外界刺激产生体积、折光指数、含水量、软硬度等物理化学性能变化的一类智能水凝胶［9－10］.作者通过羟丙基纤维素（HPC）与丙烯酰氯（AC）的酯化反应制得可聚合的大单体羟丙基纤维素丙烯酸酯（HPCA），借助于沉淀聚合和原位共沉淀法制备磁性pH响应型四氧化三铁负载的聚（羟丙基纤维素丙烯酸酯－co－丙烯酸）（P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4）水凝胶，并进一步研究水凝胶在不同pH条件下对药物的可控释放行为.1 实验部分1.1 实验原料羟丙基纤维素（HPC），Mw＝100 000，分析纯，阿法埃莎化学有限公司；丙烯酰氯（AC），96%，阿拉丁试剂有限公司；4－甲氧基酚，化学纯，国药集团化学试剂有限公司；二氯甲烷（CH2Cl2），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；三乙胺（TEA），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；丙烯酸（AA），化学纯，国药集团化学试剂有限公司；过硫酸钾（KPS），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；四甲基乙二胺（TEMED），生化纯，国药集团化学试剂有限公司；六水合三氯化铁（FeCl3·6H2O），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；四水合二氯化铁（FeCl2·4H2O），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；氨水（NH3·H2O），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；水杨酸钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；透析袋，Biosharp，截留分子量：14 000.1.2 实验过程1.2.1 HPCA的制备通过HPC与AC的酯化反应制得HPCA，实验配方如表1所示.0.2g HPC加入20mL H2Cl2中，搅拌使其溶解，溶解完全后加入42mg对羟基苯甲醚和212μL TEA，反应烧瓶置于冰水浴中，向反应瓶中逐滴滴加10mL含有丙烯酰氯的CH2Cl2溶液，待其滴加完毕后继续冰水浴搅拌1h，随后逐渐升温至25℃反应24h.反应结束后，反应液倒入装有300mL乙醚的烧杯中，剧烈搅拌，有白色黏稠物不断析出，抽滤得到固体产物，真空干燥除去残留的溶剂和乙醚.产物溶解在水中并透析纯化48h，真空干燥得到纯化产物.表1 制备HPCA的配方表Tab.1 The recipe for the preparation of HPCA组号羟丙基纤维素／g丙烯酰氯／μL对羟基苯甲醚／mg 胺／μL 二氯甲烷／mL 羟基与丙烯三乙酰氯摩尔比1 0.2 61 42 212 30 2∶1 2 0.2 146 42 212 30 1∶1.2 3 0.2 183 42 212 30 1∶1.5 4 0.2 244 42 212 30 1∶21.2.2 P（HPCA－co－AA）水凝胶的制备采用沉淀聚合制备水凝胶.0.24g HPCA溶于50mL水中，搅拌使其完全溶解，水浴升温至50℃，通入氮气20min，分别加入157μL AA、20mg KPS和20μL TEMED，持续搅拌反应24h，反应结束后冷至室温，12 000r·min－1离心产物，弃去上清液，下层固体产物用水反复洗涤几次，真空干燥得到水凝胶固体.1.2.3 P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4 的制备采用原位共沉淀法制备Fe3O4.将0.3g P（HPCA－co－AA）在搅拌下分散在40mL 水中，0.15g FeCl3·6H2O和0.14g FeCl2·4H2O加入5mL水中并超声5min，FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O混合液加入水凝胶分散液中，持续搅拌8h 后，通入氮气并将5mL NH3·H2O逐滴滴加到反应瓶中反应2h.反应结束后，离心并弃去上层液，下层固体产物用0.3mol·L－1的NH3·H2O溶液离心洗涤3次后置于真空干燥箱烘干.1.2.4 P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4对水杨酸钠载药及pH响应性释放行为的研究P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4分散在5mol·L－1的水杨酸钠水溶液中，25℃ 搅拌24h后将产物离心出来，并用水离心洗涤3次，真空干燥.分别取10mg的载药产品分散在20mL的pH＝1.2的人工胃液和pH＝7.4的人工肠液中，37℃下搅拌，每隔一定时间分别取出0.5mL上层液，并补充进去0.5mL对应的人工胃液和人工肠液，上层液经12 000r·min－1离心弃去沉淀，用紫外－可见分光光度计测其在295nm处的吸光度.1.3 产物表征1.3.1 傅里叶红外光谱（FT－IR）表征布鲁克VERTEX80＋HYPER10N2000型傅里叶红外光谱仪测定红外谱图，HPC 和HPCA分别溶于二氯甲烷中，样品溶液滴涂在空白的KBr片上，待二氯甲烷挥发完，进行测试；P（HPCA－co－AA）、Fe3O4和P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4样品直接与KBr混合研磨，待研磨均匀后进行压片，样品片烘干后进行测试.1.3.2 核磁共振氢谱（1 H－NMR）表征布鲁克AV 400型全数字化核磁共振谱仪测定样品的核磁共振氢谱，样品溶解在氘代氯仿（CDCl3）中进行测试.2 结果与讨论2.1 HPC的羟基（—OH）与AC摩尔比的影响图1～2分别为HPC及不同—OH与AC摩尔比制备的HPCA的红外光谱图和核磁共振氢谱图.图1 HPC及不同的—OH与AC的摩尔比制备HPCA的红外光谱图Fig.1 FT－IR spectra of HPC and HPCA with different mole ratios of—OH／AC1：HPC；2：HPCA，2∶1； 3：HPCA，1∶1.2； 4：HPCA，1∶1.5； 5：HPCA，1∶2图1中谱线1为HPC的红外光谱，3 424cm－1处的特征峰为HPC结构单元中—OH的伸缩振动吸收峰，2 965、2 924、2 876cm－1为C—H键伸缩振动吸收峰，1 460cm－1处为C—H的不对称变形振动吸收峰，1 375cm－1处为—CH3的对称变形振动.此外，1 080、1 120、1 275cm－1处为C—O—C的振动吸收峰.图1中的谱线2～5分别为不同的—OH与AC的摩尔比（2∶1、1∶1.2、1∶1.5和1∶2）所制得的HPCA红外谱线，除了具有谱线1的特征吸收峰外，在1 720cm－1处产生1个明显的COOR特征吸收峰，说明HPC与AC成功通过酯化反应制得HPCA.图2 HPC及不同的—OH与AC的摩尔比制备HPCA的核磁共振谱图（左）和部分放大图（右）Fig.2 1 H－NMR spectra of HPC and HPCA with different mole ratios of—OH／AC（left）and local magnification（right）1：HPC；2：HPCA，2∶1； 3：HPCA，1∶1.2； 4：HPCA，1∶1.5； 5：HPCA，1∶2图2中的曲线1为 HPC的1 H－NMR谱，a（δ＝1.1和1.2）为—CH3 的化学位移，b、c（δ＝3.1～4.4）为—CH2和—CH的化学位移.图2中的曲线2～5分别为不同的—OH与AC的摩尔比（2∶1、1∶1.2、1∶1.5和2∶1）所制得的HPCA 的1 H－NMR谱，除了具有曲线1的特征化学位移，a’（δ＝1.4）为HPCA中与酯基C—O键连在同一C上的—CH3的化学位移，d（δ＝6.1）处为CH2＝CH（1H）的化学位移，e（δ＝5.8，6.4）处为CH2＝CH（2H）的化学位移，a’、d和e处的化学位移表明羰基及双键成功引入HPCA中.AC对HPC的修饰度可通过公式（1）计算其中：f为AC对 HPC的修饰度，Id、Ib，c、Ia 和Ia’分别为在δ＝6.1，δ＝3.1～4.4，δ＝1.1和1.2，δ＝1.4处化学位移的积分面积.Ib，c对应于葡萄糖单元（5—CH＋1—CH2）和羟丙基取代物（1—CH＋1—CH2）所有的—CH和—CH2，由于每个羟丙基取代物由一个—CH，一个—CH2和一个—CH3组成，—CH3的化学位移在δ＝1.1，1.2，1.4，因此，Ib，c－（Ia＋Ia’）对应葡萄糖单元（5—CH＋1—CH2）的7个质子［11］.由公式（1）计算所得：f2＝9%，f3＝19%，f4＝23%，f5＝25%.由此可知，随着 HPC的—OH 与AC摩尔比的减小，f不断增大；当两者的摩尔比小于1∶1.2时，f趋于稳定.这是由于随着AC含量的增加，溶液中的反应物增多，提高了反应转化率；当AC的量增加到一定值时，反应达到平衡，从而导致f 趋于稳定［12］.2.2 反应时间的影响图3分别为HPC及不同反应时间的HPCA的核磁共振氢谱图.图3 HPC及不同反应时间的HPCA的1 H－NMRFig.3 1 H－NMR spectra of HPC and HPCA with different reaction time1：HPC；2：HPCA，24h；3：HPCA，36h；4：HPCA，48h图3中的曲线1为HPC的1 H－NMR谱，曲线2～4分别为反应24h、36h和48h（—OH与AC的摩尔比均为1∶1.2）的HPCA的1 H－NMR谱图.HPCA的1 H－NMR谱，除了具有曲线1的特征吸收峰外，在a’、d和e处的化学位移说明成功制得理想产物.由公式（1）可知：f2＝19.4%，f3＝30%，f4＝33%.由此可知，随着反应时间的增加，f逐渐增大，当反应时间大于36h后，反应趋于平衡.这是由于反应过程中，有三乙胺盐酸盐生成，延长反应时间会提高原料的转化率，当达到一定反应时间，反应趋于平衡，f 趋于稳定［13］.2.3 P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4 水凝胶的表征分析图4为P（HPCA－co－AA）、Fe3O4 及P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4 的红外谱图.图4 Fe3O4（1）、P（HPCA－co－AA）（2）及P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4（3）的红外谱图Fig.4 FT－IR spectra of Fe3O4（1），P（HPCA－co－AA）（2）and P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4（3）图4中谱线1为Fe3O4的红外光谱，在580cm－1处为Fe—O的伸缩振动吸收峰.谱线2为P（HPCA－co－AA）的红外光谱，3 424cm－1处的特征峰为—OH 的伸缩振动吸收峰，2 965、2 924、2 876 cm－1为C—H键伸缩振动吸收峰，1 730cm－1为—C＝O的特征吸收峰，1 460cm－1处为C—H的不对称变形振动吸收峰，1 375cm－1处为—CH3的对称变形振动吸收峰，由此可见该样品是P（HPCA－co－AA）.谱线3为P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4的红外光谱，谱线1和2的特征吸收峰均出现在谱线3的谱图中，说明Fe3O4成功负载在P （HPCA－co－AA）水凝胶上.图5为P（HPCA－co－AA）和P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4 的TEM 照片.图5 P（HPCA－co－AA）（a）和P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4（b）的TEM 照片Fig.5 TEM images of P（HPCA－co－AA）（a）and P（HPCA－co －AA）＠ Fe3O4（b）由图5可知，P（HPCA－co－AA）水凝胶（a）呈不规则状；P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4（b）中Fe3O4 粒子均匀负载在水凝胶表面，为P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4水凝胶良好的磁靶向性提供了保障.图6为P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4分散液和在外加磁场下的分离照片.图6 P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4 悬浮液（a）和在外磁场分离照片（b）Fig.6 Photographs of P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4suspensions（a）with a magnetic field（b）由图6可知，P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4稳定分散在水中（图6a），当有外界磁场存在时，磁性水凝胶被吸附在靠近磁铁的瓶壁上（图6b），这说明P （HPCA－co－AA）＠Fe3O4具有良好的磁靶向性.2.4 P（HPCA－co－AA）＠ Fe3O4 对水杨酸钠的pH响应性释放图7为不同pH下水凝胶对水杨酸钠的累积释放图.图7 不同pH下水凝胶对水杨酸钠的累积释放量Fig.7 Accumulative sodium salicylate release from the hydrogel at different pH values由图7可知，P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4水凝胶对水杨酸钠的释放具有pH依赖性，药物在人工胃液的释放量比在人工肠液的释放量小.这是由于pH＝1.2时，水凝胶中的羧基被质子化，水凝胶疏水收缩；当pH＝7.4时，水凝胶中以阴离子存在的羧基增多，静电斥力作用使得水凝胶溶胀，所以水凝胶在pH＝1.2时的释药量比在pH＝7.4时小［14］.3 结束语作者通过酯化反应制得可聚合的大单体HPCA，通过沉淀聚合和原位共沉淀法制得磁性pH响应型P（HPCA－co－AA）＠Fe3O4水凝胶.以水杨酸钠为模型药物，分别测定了载药水凝胶在pH＝1.2的人工胃液和pH＝7.4的人工肠液的药物释放量.实验数据表明载药水凝胶在人工胃液的释药量明显比在人工肠液中少.因此，该磁性pH响应型水凝胶在智能载药材料方面存在潜在应用价值.参考文献：［1］胡剑灿，张俊钊，肖敏，等.纤维素基水凝胶的制备及性能研究［J］.广东化工，2014，41（19）：54－57.［2］Chang C Y，Zhang L N.Cellulose－based hydrogels：present status and application prospects［J］.Carbohydrate Polymers，2011，84（1）：40－53.［3］景占鑫，孙晓锋，王海洪，等.环境敏感型纤维素水凝胶及其在药物控释方面的应用［J］.材料导报，2012，26（4）：83－88.［4］杨伟平，张海龙，卢敏，等.丝素蛋白／聚氨酯两性水凝胶的制备及性能研究［J］.安徽大学学报：自然科学版，2012，36（2）：74－81.［5］高春梅，柳明珠，吕少瑜，等.海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物释放中的应用［J］.化学进展，2013，25（6）：1012－1022.［6］梁祥涛，瞿冰，肖惠宁，等.纤维素基导电水凝胶的合成及其结构性能表征［J］.功能材料，2014，45（8）：8134－8138.［7］Bai Y Y，Zhang Z，Zhang A P，et al.Novel thermo－and pH－responsive hydroxypropylcellulose－and poly（L－glutamic acid）－based microgels for oral 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磁性水凝胶文献综述

水凝胶磁性纳米粒子复合研究综述前言水凝胶作为目前新材料中性质独特的一种聚合物材料，以其独特的物理化学性质著称，对于水凝胶材料的改性工作也是目前领域研究中比较热门的工作，本文针对水凝胶的改性方法以及水凝胶与磁性纳米粒子复合作了较为详细的介绍并有望采用与日后的实验工作中。

一水凝胶水凝胶是具有相同网状结构的软材料，但是对于水却具有不同的亲密性。

含有大量水分的水凝胶类似与生物软组织，其在生物医药领域具有巨大的潜在应用价值；水凝胶的性质倾向于脆弱，相似与脆弱的水母。

不同性质的水凝胶在不同领域都具有巨大的应用前景。

目前磁性水凝胶作为水凝胶改性的方法其在重金属离子吸附、药物运输、癌症治疗、柔性机械材料等方向都具有一定的应用前景1。

二水凝胶与磁性纳米粒子复合材料一种含硫基的功能化水凝胶与Fe3O4复合制备具有磁性的水凝胶2：Fe3O4-poly(L-cysteine/2-hydroxyethyl acrylate) (Fe3O4-P(Cys/HEA))即Fe3O4-聚(L-半胱氨酸/2-羟乙基丙烯酸)。

这种水凝胶可以被应用于去除水溶液中的Pb2+, Cd2+, Ni2+ 和 Cu2+，并且通过一系列手段表征该复合水凝胶，包括电子扫描显微镜、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射，振动式磁力计，X射线电子能谱，FTIR图谱分析证明了其官能团含有-NH2和-SH，证明了磁性纳米粒子确实一种2-羟基乙基丙烯酸和L-半胱氨酸的共聚物。

这种磁性水凝的磁饱和强度和超顺磁性也同样得到了佐证，这种性质使得磁性复合水凝胶在吸附饱完成后可以与环境溶液分离。

这种含硫基官能团修饰的磁性水凝胶用于重金属移除的性能表现通过改变一下四个变量测试：PH、温度、原始的重金属浓度、吸收剂与重金属溶液的接触时间。

结果显示磁性水凝胶对于温度敏感但是几乎不受温度影响，而且吸收过程遵循一个伪二阶速率方程并较好地吻合朗格缪尔单分子层吸收理论。

磁性水凝胶的X射线电子能谱分析进一步表明基于Fe3O4-P(Cys/HEA)对于Pb2+, Cd2+, Cu2+ 和Cr3+的吸收机理可以联系到官能团与重金属之间的螯合物和离子交换。

磁性水凝胶作为药物载体的应用研究进展

ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭａｇｎｅｔｉｃＨｙｄｒｏｇｅｌｓａｓＤｒｕｇＣａｒｒｉｅｒｓＨＡＮＸｉａｏｄｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＷｅｎ，ＹＵＫｕｎ，ＪＩＡＱｉｎｇｍｉｎｇ，ＳＨＡＮＳｈａｏｙｕｎ，ＳＵＨｏｎｇｙｉｎｇ
ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ — ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｒｅｌｅａｓｅｂｅｈａｖｉｏｒａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍａｇｎｅｔｉｃｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｈｙｄｒｏｇｅｌ，ｄｒｕｇｃａｒｒｉｅｒ，ｍａｇｎｅｔｉｃｔａｒｇｅｔｉｎｇ，ｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｉａ
分散在水凝胶网络中的磁性纳米颗粒与水凝胶结构之间因无牢固的结合而容易扩散到溶液中
・
３Ｏ・
材料导报
磁性水凝胶作为药物载体的应用研究进展
韩晓东，张稳，于坤，贾庆明，陕绍云，苏红莹
ｔｏａｓｉｎｇｌｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＢｅｃａｕｓｅＯｆｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｍａｇ — ｎｅｔｉｃｈｙｄｒｏｇｅｌｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍｓ（ＤＤＳ）ｆｏｒｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｎｓｉｔｉｖｅｄｒｕｇｒｅｌｅａｓｅ，ｔａｒｇｅｔｉｎｇ，ｈｙｐｅｒｔｈｅｒ — ｍｉａａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｇｉｎｇ（ＭＲＩ）．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｈｙｄｒｏｇｅｌ

水凝胶在医学领域的研究现状

作者简介：王薇（1994-），女，硕士，助理工程师，主要研究方向为医用高分子材料。

*为通讯作者收稿日期：2022-11-02水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态下可以保持大量体积的水而不溶解，具有良好的相容性和生物降解性，被广泛的应用到药物输送、组织再生等医学领域。

本文将主要对水凝胶的制备方法、性质及应用进行综述，重点介绍水凝胶的制备方法及其在医学领域中的应用。

1　水凝胶的分类与制备根据水凝胶的键合方式的不同，水凝胶可以分为物理水凝胶和化学水凝胶。

1.1　物理水凝胶的制备物理凝胶是通过物理作用力，如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，通过加热凝胶可转变为溶液，所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。

制备物理水凝胶通常采用的方法有：缔合交联、离子交联、氢键和疏水相互作用、结晶作用。

刘畅[1]以丙烯酰胺(AM )为亲水主单体,辛基酚聚氧乙烯10醚丙烯酸酯(OP10-AC )为疏水单体,在表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS )的水溶液中，通过自由基胶束聚合制备一系列疏水缔合水凝胶(简称HA -gels )，具有优异的性能。

Haitao Zhang 等[2]采用物理双交联法制备了聚丙烯酰胺（CMC -Fe 3+/PAAm ）双网络水凝胶。

在这种水凝胶中，Fe 3+交联羧甲基纤维素（CMC ）用作耗散能量的第一网络，疏水缔合PAAm 用作维持水凝胶完水凝胶在医学领域的研究现状王薇1,2，李丹杰1,2，李菲1,2，夏培斌1,2，王超威1,2，余刘洋1,2，杨亚杰1,2，程杰1,2，崔景强1,2 *(1.河南省医用高分子材料技术与应用重点实验室，河南长垣 453400；2.河南驼人医疗器械研究院有限公司，河南长垣 453400)摘要：水凝胶是一个三维网络且具有高含水量和高溶胀性的结构聚合物，可以模拟人体组织，具有良好的生物相容性，是组织工程理想的生物材料。

本文主要介绍了水凝胶在医学领域的应用现状，旨在为水凝胶在医学领域的研究和产品转化提供参考，并对水凝胶在医学领域的发展进行了展望，提出了未来可进一步研究的方向。

壳聚糖与聚乙烯醇磁性水凝胶的制备和性能研究_谢玮玮

(Qc)定义为 :
Qc =(Mt -Md)/Md
(2)
式中 :Mt— 预定时间的水凝胶质量 ;
Md— 干凝胶的质量。
对水凝胶不同冻融次数、不同组分配比的各个样品采用拉
伸法测试力学性能。将水凝胶的一端固定 , 另一端施加不同的
甲壳素是地球上仅次于纤维素的第二大可再生资源 [ 1] 。壳聚糖是自然界中唯一的碱性多糖 , 具有良好的生物相容性和生物降解性 [ 2] 。壳聚糖水凝胶的研究和报道较多 , 但由于壳聚糖分子间具有较强的氢键作用 , 使得壳聚糖水凝胶都存在脆性大、力学性能欠佳的缺陷 , 限制了其推广应用 , 而聚乙烯醇是水溶性高分子聚合物 , 无毒 , 生物相容性好 , 可生物降解 [ 3] , 将聚乙烯醇与壳聚糖混合制备聚乙烯醇 -壳聚糖水凝胶 , 可明显改善凝胶的力学性能和溶胀性能等 , 可望用于稳定性差的生物活性物质的包覆和作为其载体 [ 4] 。另外 , 制备聚乙烯醇 -壳聚糖水凝胶时 , 加入带异性电荷的聚阴离子三聚磷酸钠 (TPP)可与壳聚糖发生交联反应 [ 5] , 进一步改善水凝胶的力学性能 , 同时相比有些文献中采用戊二醛作为交联剂 , 可以减小戊二醛引入的副
34
关键词 :微米 FeO;聚乙烯醇 (PVA);壳聚糖 (CS);磁性水凝胶 ;冻融 34
中图分类号 :O631.21, TB34 文献标识码 :A 文章编号 :1001 -9456(2009)01 -0047 -04
PreparationandPropertiesofPolyvinylAlcohol(PVA)/Chitosan(CS)Magnet-Hydrogel

磁场敏感性水凝胶研究进展

磁场敏感性水凝胶研究进展相　梅,郑志伟,汪辉亮,贺昌城3(北京师范大学化学学院,北京　100875) 摘要: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。

关键词:水凝胶;磁场敏感性水凝胶;制备;应用凝胶是由三维网络结构的高分子和充塞在高分子网链间隙中的小分子介质所构成的。

一般情况下,介质为液体。

水凝胶是以水为介质、能在水中溶胀并保持大量水分而又不溶解的聚合物体系。

根据对外界刺激的响应特性,可以将水凝胶分为普通水凝胶和环境敏感性水凝胶,后者又称为智能型水凝胶或刺激响应性水凝胶。

与普通水凝胶不同,环境敏感性水凝胶能够感知外界物理的或化学的刺激信号的变化,并可通过体积相转变等行为做出应答。

根据刺激信号的不同,又可将环境敏感性水凝胶分为温度敏感性水凝胶、p H敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶、磁场敏感性水凝胶等。

磁场敏感性水凝胶(ferrogel或magnetic2field2sensitive hydrogel)是指对磁场具有响应特性的一类环境敏感性水凝胶。

本文将就磁场敏感性水凝胶的基本组成、制备方法、结构、性能及应用等方面作一综述。

1　磁场敏感性水凝胶的组成、结构与性质磁场敏感性水凝胶一般是由聚合物基质和功能组分所构成的复合凝胶。

赋予水凝胶磁场响应特性的功能组分多为无机磁性粒子,最常见的有Fe3O4、γ2Fe2O3等金属氧化物以及Co Fe2O4等铁酸盐类物质。

其中,Fe3O4由于具有价廉易得、无毒等优点,是目前最常被采用的磁性组分。

构成水凝胶的聚合物的种类,磁性粒子的种类、粒径大小及其在体系中的含量等对复合水凝胶的性质都有着非常大的影响。

若磁性组分具有超顺磁性,复合凝胶也可表现出超顺磁性,即在磁场作用下具有较强的磁性,撤除磁场后其磁性很快消失,不会被永久磁化;若凝胶中的磁性粒子不具有超顺磁性,复合凝胶则具有永磁体的特性。

《基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备及性能研究》

《基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备及性能研究》一、引言在当代的生物医药科技发展中，肿瘤的治疗已成为一项重大课题。

随着科技的发展，生物药物传输、治疗手段的精准性以及药物释放的效率都得到了显著提升。

其中，基于HER2受体的靶向治疗技术因其对肿瘤细胞的特异性识别和高效治疗能力而备受关注。

本文将重点探讨一种基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备方法及其性能研究。

二、磁性纳米凝胶的制备（一）材料与方法我们使用磁性纳米颗粒、聚合物和HER2受体作为制备磁性纳米凝胶的主要材料。

通过自组装技术，将磁性纳米颗粒与聚合物结合，形成具有磁响应性的纳米凝胶。

同时，通过生物偶联技术，将HER2受体固定在纳米凝胶表面，以实现肿瘤细胞的特异性识别。

（二）制备步骤1. 制备磁性纳米颗粒：采用共沉淀法合成铁氧化物磁性纳米颗粒。

2. 合成聚合物：使用特定的单体和交联剂，通过聚合反应合成聚合物。

3. 制备纳米凝胶：将磁性纳米颗粒与聚合物混合，通过自组装技术形成纳米凝胶。

4. 固定HER2受体：利用生物偶联技术，将HER2受体固定在纳米凝胶表面。

三、性能研究（一）磁响应性研究我们通过测量纳米凝胶在不同磁场下的移动速度和方向，评估其磁响应性。

实验结果表明，我们的磁性纳米凝胶具有良好的磁响应性，能够在磁场的作用下快速移动和定位。

（二）生物相容性研究我们通过细胞毒性实验和血液相容性实验评估了纳米凝胶的生物相容性。

实验结果显示，我们的磁性纳米凝胶具有良好的生物相容性，对正常细胞和血液成分无显著影响。

（三）靶向性能研究我们通过体外实验评估了纳米凝胶对HER2阳性肿瘤细胞的靶向性能。

实验结果表明，我们的磁性纳米凝胶能够特异性识别HER2阳性肿瘤细胞，并实现高效的药物传输。

四、结论本文成功制备了一种基于HER2受体的磁性纳米凝胶，并对其性能进行了深入研究。

实验结果表明，我们的磁性纳米凝胶具有良好的磁响应性、生物相容性和靶向性能。

这种磁性纳米凝胶在肿瘤的精准治疗和药物传输方面具有广阔的应用前景。

《基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备及性能研究》

《基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备及性能研究》一、引言近年来，随着纳米技术的不断发展，磁性纳米材料在生物医学领域的应用越来越广泛。

其中，基于HER2受体的磁性纳米凝胶因其独特的性质和潜在的应用价值，成为了研究的热点。

HER2受体是一种重要的肿瘤标志物，与乳腺癌等恶性肿瘤的发生、发展和转移密切相关。

因此，制备出能够与HER2受体特异性结合的磁性纳米凝胶，对于肿瘤的诊断和治疗具有重要意义。

本文旨在研究基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备方法及其性能，为进一步的应用提供理论依据。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括：磁性纳米粒子、HER2受体配体、交联剂、溶剂等。

所有材料均需经过严格的质量控制，确保实验的准确性和可靠性。

2. 制备方法（1）磁性纳米粒子的合成：采用共沉淀法或溶胶-凝胶法合成磁性纳米粒子。

（2）HER2受体配体的修饰：将HER2受体配体通过化学键合的方式修饰在磁性纳米粒子表面。

（3）纳米凝胶的制备：将修饰了HER2受体配体的磁性纳米粒子与交联剂在溶剂中进行聚合反应，形成磁性纳米凝胶。

3. 性能测试（1）形貌表征：利用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）对制备的磁性纳米凝胶进行形貌表征。

（2）磁性能测试：利用振动样品磁强计（VSM）测试磁性纳米凝胶的磁性能。

（3）生物相容性测试：通过细胞毒性实验和血液相容性实验评估磁性纳米凝胶的生物相容性。

（4）特异性结合实验：利用荧光标记技术检测磁性纳米凝胶与HER2受体的特异性结合能力。

三、实验结果与分析1. 形貌表征结果透射电子显微镜和扫描电子显微镜结果显示，制备的磁性纳米凝胶具有较好的球形结构，粒径分布均匀，表面光滑。

2. 磁性能测试结果振动样品磁强计测试结果表明，磁性纳米凝胶具有较好的超顺磁性能，饱和磁化强度较高，有利于在外加磁场的作用下实现快速分离。

3. 生物相容性测试结果细胞毒性实验和血液相容性实验结果显示，制备的磁性纳米凝胶具有良好的生物相容性，对正常细胞和血液无明显的毒性作用。

MOFs-水凝胶复合材料的制备及其应用研究

MOFs-水凝胶复合材料的制备及其应用研究MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究摘要：金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）以其高比表面积和可调控的孔径结构在能源、环境和催化等领域展示出巨大的应用潜力。

然而，MOFs的应用受到其在湿润环境中稳定性的限制。

为了克服这一问题，近年来研究人员开始利用水凝胶与MOFs进行复合，以提高MOFs在潮湿环境中的稳定性，并且探索了这种复合材料在气体吸附、分离和催化等方面的应用。

本文将从制备方法和表征手段、MOFs/水凝胶复合材料的性能及其应用的角度，对该领域的研究进展进行综述。

1. 导言金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类由金属离子与有机配体通过配位键连接形成的晶态材料，其具有的高比表面积、可调控的孔径结构和丰富的官能团赋予了其在气体吸附、分离和催化等领域的广泛应用。

然而，由于MOFs在湿润环境中的不稳定性，限制了其在许多领域的应用。

为了解决这一问题，研究人员开始将MOFs与水凝胶进行复合，以提高其稳定性并发掘其更广泛的应用。

2. MOFs/水凝胶复合材料的制备方法MOFs/水凝胶复合材料的制备方法主要包括溶剂热法、水热法、共沉淀法、原位合成法等。

溶剂热法是最常用的制备方法之一，通过在高温和高压条件下将MOFs与水凝胶混合溶解，并在适当的条件下晶化得到复合材料。

水热法是另一种常用的制备方法，通过水热合成MOFs，并将其与水凝胶混合得到复合材料。

共沉淀法和原位合成法也可以用于制备MOFs/水凝胶复合材料，具体方法根据不同的MOFs和水凝胶进行选择。

3. MOFs/水凝胶复合材料的表征手段MOFs/水凝胶复合材料的表征手段主要包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积测试（BET）等。

XRD可以用于确定复合材料的晶体结构和晶胞参数，从而评估复合材料的形貌和结晶性能。

《基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备及性能研究》

《基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备及性能研究》一、引言随着纳米科技的快速发展，磁性纳米材料因其独特的物理化学性质在生物医学领域得到了广泛应用。

特别是在癌症治疗中，基于特定受体的磁性纳米材料因其高靶向性和可控性受到了广泛关注。

HER2（人类表皮生长因子受体2）是一种重要的癌症标志物，与乳腺癌等恶性肿瘤的发生和发展密切相关。

因此，研究基于HER2受体的磁性纳米凝胶的制备及其性能，对于癌症的诊断和治疗具有重要意义。

二、磁性纳米凝胶的制备1. 材料与试剂制备磁性纳米凝胶所需材料包括：四氧化三铁纳米粒子、生物相容性聚合物、HER2配体等。

所有试剂均为分析纯，使用前未经进一步处理。

2. 制备方法首先，通过化学共沉淀法制备四氧化三铁纳米粒子。

然后，将聚合物与四氧化三铁纳米粒子进行共混，利用交联剂进行交联反应，形成稳定的磁性纳米凝胶。

最后，将HER2配体连接到纳米凝胶上，以实现靶向功能。

三、磁性纳米凝胶的性能研究1. 结构与形貌分析通过透射电子显微镜（TEM）观察磁性纳米凝胶的形貌，发现其呈现出均一、规则的球形结构。

通过动态光散射（DLS）分析其粒径分布，发现其具有良好的分散性和稳定性。

利用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析其结构，证实了磁性纳米凝胶的成功制备。

2. 磁性能分析通过振动样品磁强计（VSM）测试磁性纳米凝胶的磁性能，发现其具有较高的饱和磁化强度和良好的超顺磁性能。

这有利于在生物医学应用中实现远程操控和快速分离。

3. 靶向性能研究通过细胞实验研究磁性纳米凝胶对HER2阳性乳腺癌细胞的靶向性能。

首先，利用荧光显微镜观察纳米凝胶在细胞内的分布情况。

发现纳米凝胶能够有效地被HER2阳性乳腺癌细胞内吞，并在细胞内形成高浓度聚集。

这表明我们的磁性纳米凝胶具有良好的靶向性能。

四、结论本研究成功制备了基于HER2受体的磁性纳米凝胶，并对其结构和性能进行了深入研究。

结果表明，该磁性纳米凝胶具有良好的形貌、稳定的粒径分布、较高的饱和磁化强度和良好的超顺磁性能。