高强韧与响应型高分子水凝胶研究进展
温敏水凝胶的研究进展
乩M址丨MATERIALS AND APPLICATION邀＞呼反干|湘禺筋温敏水擬胶的研究进展杨莹，徐军，李芳(西安工程大学，陕西西安710048$摘要:水凝胶是一种具有三维网络结构的亲水性凝胶3温敏水凝胶作为一种智能高分子水凝胶,能够对环境中微小的温度变化而作出响应，是智能水凝胶中研究最为广泛的3本文综述了近年来科研工作者们对于温敏水凝胶的研究，其对于温敏水凝胶的研究主要集中在生物医学、建筑领域、纺织服装等方面，分析了温敏水凝胶的应用范围，以期能够为水凝胶的多领域、全方位应用|供方向3此，对于温敏水凝胶在来的发展方向了3关键词：温敏水凝胶;温敏性；应用；研究进中图分类号:R944文献标识码:A文章编号:1671-1602(2020)17-0032-02Research Progress of Thermosensitive HydrogelsYANG Ying,XU Jun,LI Fang(Xi1an Polytechnic University,Xi^an714048,China)Abstract：Hydrogel is a hydrophilic gel with three-dimensional network structure.Thermosensitive hydrogel,as an intelligent polymer hydrogel, can respond to tiny temperature changes in the environment.It is the most widely studied in intelligent hydrogels.In this paper,the research on thermosensitive hydrogels by researchers in recent years is reviewed.The research on thermosensitive hydrogels mainly focuses on biomedicine, architecture,textile and clothing.The application range of thermosensitive hydrogels is analyzed in order to provide direction for the application of hydrogel in many fields and in all directions.In addition,the future directions of thermosensitive hydrogels are also prospected.Keywords：t hermo-sensitive hydrogel;thermosensitivity;application;research progress1温敏水凝胶智能高分子水凝胶能够针对外界环境微小的变化，自身性能产生改变而具有的一种亲水性的三维网络聚合物叫在水中溶胀而不溶解，可吸水达自身重量的数千倍。
水凝胶的应用和研究进展
水凝胶
水凝胶是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水 的具有三维网络结构的聚合物。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。
智能水凝胶能够感知外界刺激的微小变化，如温度、 pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏 感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。
结语
水凝胶是一种迅速发展的新型功能高分子材料。 对其环境敏感性行为的研究、发展和应用具有不可估 量的前途。
然而，大多数凝胶材料响应时间太长，力学性能 有待改善等限制了其实际应用，因此围绕凝胶材料性 能的改善还有大量工作要做。
化妆品
水凝胶面膜也叫凝水膜。顾名思义，其具有强大的凝集水 分的功能，它以水为分散介质，当把凝胶贴到皮肤上时， 受到体温的影响，凝胶内部的物理结构从固态变成液态， 并渗透到皮肤里。因此，在以水凝胶为基地材质的面膜内 注入胶原蛋白、透明质酸、熊果苷、烟酰胺等有效成分， 可制成多种功能的面膜。
相较于传统材质面膜，水溶性水凝胶的果冻状精华成分不 易蒸发、干燥，其退热舒缓的效果对急性皮肤损伤（如过 敏、长痘、擦伤）有良好效果。
水凝胶的研究进展
水凝胶所具有的优异性能已经并还在引起人们的广 泛兴趣，使其研究与开发、生产与销售得到长期发展。 然而，随着水凝胶应用领域的扩展而对其性能提出了更 高要求，研制和开发性能更为优良的高分子水凝胶材料 已成为目前的研究热点，其中环境敏感性高分子水凝胶 材料、超强吸水高分子水凝胶材料的吸液速率、耐盐性 和凝胶强度的提高则得到人们的广泛关注。
温敏性水凝胶
温度敏感性水凝胶的响应性依赖于温度的变 化，能感应温度的变化而改变自身的状态或溶胀 而收缩，在临界相转变温度发生体积突。根据水 凝胶溶胀比受温度的影响情况，可将其分为高温 收缩型水凝胶和低温收缩型水凝胶。高温收缩型 水凝胶在在LCST附近随温度升高而迅速下降，反 之升高。而低温收缩型水凝胶恰好相反。
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。
高分子多糖水凝胶功能材料研究与应用进展
高分子多糖水凝胶功能材料研究与应用进展摘要：与传统高分子水凝胶材料相比，高分子多糖水凝胶因其具有环境友好型、生物相容性、特殊功能性、生物可降解性等优势而倍受重视。
综述了以植物多糖、海洋多糖、微生物多糖及其复合多糖为原料的多糖水凝胶功能材料的制备方法、功能特性和产品表征方法，介绍了多糖水凝胶材料在医药卫生、食品、化妆品、农业和环保等领域的应用情况，分析了多糖水凝胶在生物传感器、生物反应器、人工智能材料和抗菌材料等领域的应用前景，并指出提高材料性能与功能特性、分析凝胶形成机理和功能材料模拟等是未来多糖水凝胶研究的重点。
关键词：高分子多糖；水凝胶；功能材料；研究进展；应用多糖水凝胶是多糖利用的一个重要方面，水凝胶是一类具有三维交联网络结构，能够吸收并保持大量水分，而又不溶于水的功能高分子材料。
水凝胶自身的结构使其同时具备固体和液体的性质，即力学上表现出类固体性质，而在热力学上则表现出类液体行为[1-2]。
水凝胶因其具有低成本、多孔性、较高力学强度、光学透明性、生物可降解性、高溶胀率、生物相容性、刺激响应性等特性，被广泛应用于食品、化妆品、医药卫生、农业、环保等领域。
水凝胶按照制备原料的不同可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶[3]。
用于制备水凝胶的天然高分子包括胶原/明胶、透明质酸、海藻酸盐、纤维素、黄原胶、魔芋葡聚糖、壳聚糖等[4-6]。
用于制备水凝胶的合成高分子包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇和聚乙烯醇等。
近年来，高分子多糖如纤维素、半纤维素、壳聚糖、海藻酸钠、黄原胶以及透明质酸等因其优越的生物相容性、天然可降解性以及丰富的来源等特点，越来越多地被用作制备水凝胶的原料，拓宽了多糖的应用领域。
多糖水凝胶材料包括互穿聚合物网络多糖胶、多糖类接枝共聚水凝胶、多糖类大孔冻凝胶和多糖类智能水凝胶。
其中多糖类智能水凝胶，通过在多糖类水凝胶中引入具有刺激响应性的化学基团，从而可以利用大分子链或链段的构象或基团的重排使其内部体积发生突变。
PVA水凝胶的制备及研究综述
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PV A水凝胶的研究现状与前景展望，详细介绍了本课题传统PV A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PV A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PV A水凝胶。
1 PV A水凝胶的制备PV A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PV A溶液，使得PV A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PV A分子间发生化学交联而形成凝胶，常用的交联剂有醛类、硼酸、环氧氯丙烷以及可以与PV A通过配位络台形成凝胶的重金属盐等等。
物理交联主要是反复冷冻解冻法。
1.1 物理交联法通过物理交联法制备聚乙烯醇水凝胶，报道中最多的是使用“冷冻-熔融法”和“冻结-部分脱水法”两种方法。
反复冻融法是将一定浓度的PV A水溶液在-10~-40℃冷冻1d左右，再在25℃条件下解冻1~3h，即形成物理交联的PV A水凝胶。
将其反复冷冻、解冻几次后，就可以使其一些物理性能和机械性能等有很大的改善。
冷冻使水溶液中的PV A的分子链在某一时刻的运动状态“冻结”下来，接触着的分子链可以发生相互作用及链缠结，通过范德华力和氢键等的物理作用紧密结合，在某一微区不在分开，成为“缠结点”。
水凝胶的研究进展
水凝胶的研究进展俊机哥哥0913010407(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，但它汲取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，在水中能够汲取大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶化。
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，水凝胶在溶胀时汲取的水分也就越少。
由于水凝胶外表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；其它，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响。
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。
其它，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 列出了局部单体及交联剂。
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纳电离辐射、紫外照耀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参加少量的交联剂。
光响应高分子水凝胶
光响应高分子水凝胶随着科技的不断发展，高分子材料的应用越来越广泛。
其中，光响应高分子水凝胶作为一种新型材料，具有独特的光学特性和多功能性，受到了广泛关注和研究。
光响应高分子水凝胶是一种由高分子材料构成的水凝胶，其特点是在受到外界光照的刺激下，能够发生可逆的体积变化和形状变化。
这种材料的响应性质使其在光学、光电子学、生物医学和传感器等领域具有广泛的应用前景。
光响应高分子水凝胶的光学特性是其独特之处。
通过改变材料的光学性质，可以实现对光的吸收、散射和透射的控制。
这使得光响应高分子水凝胶在光学器件和光学传感器的制备中具有重要的应用价值。
例如，利用光响应高分子水凝胶制备的光学器件可以根据外界光照的强弱实现光的开关和调制，从而实现光信号的控制和传输。
除了光学特性外，光响应高分子水凝胶还具有多功能性。
通过改变材料的化学组成和结构，可以实现材料的多种功能。
例如，将具有特定功能的分子或纳米材料引入光响应高分子水凝胶中，可以实现材料的光控释放、光控传感和光控反应等功能。
这使得光响应高分子水凝胶在生物医学和传感器领域有着广泛的应用前景。
光响应高分子水凝胶的制备方法多种多样，常见的方法包括自组装法、原位聚合法和交联法等。
其中，自组装法是一种简单有效的制备方法，通过在水溶液中加入适量的高分子材料和交联剂，经过适当的条件调控，可以得到具有一定结构和形状的光响应高分子水凝胶。
这种方法具有操作简单、成本较低的优点，适用于大规模生产和应用。
除了制备方法外，光响应高分子水凝胶的性能调控也是研究的重要方向之一。
通过改变高分子材料的交联程度、交联剂的类型和添加剂的种类等因素，可以调控材料的光学特性和响应性能。
这为实现材料的具体应用提供了可能。
在实际应用中，光响应高分子水凝胶还面临一些挑战和问题。
例如，材料的稳定性、光响应速度和光学性能的一致性等问题需要进一步研究和解决。
此外，材料的可重复性和可控性也是研究的重点之一。
光响应高分子水凝胶作为一种新型材料，在光学、光电子学、生物医学和传感器等领域具有广泛的应用前景。
水凝胶最新研究进展合集
⽔凝胶最新研究进展合集近期，在Adv Mater，Adv Funct Mater，ACS Appl. Mater. Interfaces上报道了多篇⽔凝胶相关的⼯作，有些⼯作⾮常有意思，限于篇幅和⼩编知识⾯，这⾥只能选取部分⾼强度⽔凝胶⽅⾯的⼯作和⼤家分享。
(在公众号中输⼊“⽔凝胶”查看更多内容)1.应变响应的⾼度可拉伸⽔凝胶光纤哈佛医学院的Seok-Hyun Yun课题组最近报道了⼀种⾼拉伸的、应变响应的⽔凝胶光纤，这种⽔凝胶光纤是由海藻酸/聚丙烯酰胺杂化凝胶为主要成份形成的核壳结构⽔凝胶纤维，该纤维的⽹络结构和制备⽅法如图所⽰。
所制备的⽔凝胶纤维具有良好的强度、形变能⼒和弹性，将这种核壳⽔凝胶纤维与普通的硅光纤结合，利⽤光在核和壳的折光指数的不同，就可以把它⽤于光传导，研究发现传播损耗只有0.45 dB/cm。
另外，当⽔凝胶纤维经过染料染⾊，拉伸的时候光的衰减就会随着拉伸程度的增加⽽增加。
因此，这种⽔凝胶纤维还可以作为应变传感器。
参考⽂献：Guo J J, Liu X Y, Jiang N, Yetisen A K, Yuk H, Yang C X, Khademhosseini A, Zhao X H, Yun S H*, Highly Stretchable, Strain Sensing Hydrogel Optical Fibers, Adv Mater, 2016, DOI:10.1002/adma.201603160.2.基于超分⼦⽔凝胶的仿软⾻双⽹络⽔凝胶南京⼤学物理学院的曹毅、蒋青和王炜教授合作报道了⼀种新型结构的杂化双⽹络⽔凝胶（PS-DN凝胶），这种⽔凝胶以短肽形成的超分⼦凝胶为第⼀重⽹络、以化学交联聚丙烯酰胺（PAAm）为第⼆重⽹络。
短肽通过⾃组装形成纤维状的结构，进⼀步形成超分⼦凝胶，这种结构与软⾻中胶原的结构⾮常类似。
PS-DN凝胶表现出良好的强度（0.32-0.57 MPa）、形变能⼒（66-90%）和韧性（300-2670 J/m2），并且具有快速的恢复能⼒和耐疲劳性能。
PVA水凝胶的制备及研究综述
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PV A水凝胶的研究现状与前景展望，详细介绍了本课题传统PV A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PV A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PV A水凝胶。
1 PV A水凝胶的制备PV A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PV A溶液，使得PV A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PV A分子间发生化学交联而形成凝胶，常用的交联剂有醛类、硼酸、环氧氯丙烷以及可以与PV A通过配位络台形成凝胶的重金属盐等等。
物理交联主要是反复冷冻解冻法。
1.1 物理交联法通过物理交联法制备聚乙烯醇水凝胶，报道中最多的是使用“冷冻-熔融法”和“冻结-部分脱水法”两种方法。
反复冻融法是将一定浓度的PV A水溶液在-10~-40℃冷冻1d左右，再在25℃条件下解冻1~3h，即形成物理交联的PV A水凝胶。
将其反复冷冻、解冻几次后，就可以使其一些物理性能和机械性能等有很大的改善。
冷冻使水溶液中的PV A的分子链在某一时刻的运动状态“冻结”下来，接触着的分子链可以发生相互作用及链缠结，通过范德华力和氢键等的物理作用紧密结合，在某一微区不在分开，成为“缠结点”。
水凝胶应用现状及研究进展
水凝胶应用现状及研究进展作者：杨家杰来源：《西部论丛》2018年第12期摘要：水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。
具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基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。
本文主要叙述了水凝胶的研究历史、形成原理、分类、制法，简要介绍了其应用现状，并对展望其研究进展。
关键词：水凝胶高分子材料研究应用一、研究历史1、美国约翰·霍普金斯大学医学院报告称，他们开发出一种新型水凝胶生物材料，在软骨修复手术中将其注入骨骼小洞，能帮助刺激病人骨髓产生干细胞，长出新的软骨。
在临床试验中，新生软骨覆盖率达到86%，术后疼痛也大大减轻。
论文发表在2013年1月9日出版的《科学·转化医学》上。
2、埃里希还说，研究小组正在开发下一代移植材料，水凝胶和黏合剂就是其中之一，二者将被整合为一种材料。
此外，她们还在研究关节润滑和减少发炎的技术。
3、加拿大最新的研究显示，水凝胶（Hydrogel）不仅有利于干细胞（Stem cell）移植，也可加速眼睛与神经损伤的修复。
研究团队指出，像果冻般的水凝胶是干细胞移植的理想介质，可以帮助干细胞在体内存活，修复损伤组织。
4、中国科学院兰州化学物理所研究员周峰课题组利用分子工程，设计制备出一种具有双交联网络的超高强度水凝胶，大大提高了水凝胶的机械性能。
相关研究已发表于《先进材料》。
5、据国外媒体报道，美国加州大学圣迭戈分校的纳米科学工程师日前研发出了一种凝胶，这种凝胶中含有能够吸附细菌毒素的纳米海绵。
这种凝胶有望用于治疗抗药性金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA。
这种细菌产生了对所有青霉素的抗药性，常常被称作“超级细菌”）导致的皮肤和伤口上的感染。
光响应高分子凝胶的研究与进展PPT共22页
3.1 单一光响应高分子凝胶
单一光响应高分子凝胶的影响因素只有 光照(可见光或紫外光)一个条件。响应过程中 常常伴随着光敏变色。
所谓光敏变色也称光致变色，是指凝胶在一定波长光的照射下发生 颜色改变，而在另一种波长的光作用下又会发生可逆变化，恢复到原来 胶
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结束语
由于光源安全、清洁、易于使用、易于 控制，因此与其它环境响应性高分子凝胶相 比，光响应凝胶无论是在工业领域还是在生 物医学领域都将具有广阔的应用前景。
在充分了解智能光响应高分子凝胶材料 的基础上，利用高分子设计与合成原理可以 合成出应用前景广阔的新的光感应材料。
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(2)光一pH敏感型水凝胶
图1—pH对P(从·价黼)凝胶溶胀度 的影响
图2—紫外光照时间对P(AA— 00-AAAB)凝胶收缩率的影响
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图1显示了溶液的pH值对P(AA-coAAAB)凝胶溶胀度的影响 (AA和AAAB的摩尔比分别为95：5和90：10)。可以看出， 共聚凝胶的溶胀度在pH值4～6范围内突然增大，随后趋于平 缓。而且共聚凝胶中随AAAB比例增加，可使凝胶在更高的 pH值下开始溶胀。pH引起的凝胶的溶胀是由于共聚凝胶中 羧基由非电离态变为电离态，从而使大分子链由聚集态向伸 展态转变所致。紫外光照射时间对凝胶尺寸的影响也很大。
利用光响应高分子凝胶材料体积相变特 性可以开发凝胶在光开关、光传感器、光调 节器等方面的应用。光响应高分子凝胶材料 其功能实现完全由光来控制，不需要任何电 池、电动机、齿轮等的介入，使得材料容易 被小型化，为微型机器人与微机电系统提供 重要的制动部件；可用于机械作业型、医疗 型以及军事用途的微型机器人，以及微型阀 门、微型泵的研究和开发。
高强度疏水缔合水凝胶的研究进展
高 光 辉１，２， 姜 海 成１， 高 阳１， 任 秀 艳１
（１．长春工业大学 化学工程学院，吉林 长春 １３００１２； ２．长春工业大学 材料科学高等研究院，吉林 长春 １３００１２）
摘 要：疏水缔合水凝胶因其优异 的 力 学 性 能 引 起 了 广 泛 的 关 注 ，被 广 泛 应 用 于 组 织 工 程 支 架 、药 物 载 体 、伤 口 敷 料 和 生 物 传 感 器 等 智 能 材 料 中 。 介 绍 了 高 力 学 性 能 的 疏 水 缔 合 水 凝 胶 的 不同机理。这些机理不仅包括纯疏水缔合作用，还 包 括 了 疏 水 缔 合 与 乳 液 粒 子、纳 米 颗 粒、静 电效应、金属配合物、杂化交联和双网络的协同 效 应。 因 此，疏 水 缔 合 相 互 作 用 对 水 凝 胶 在 生 物医学、工业、农业等领域的广泛应用具有深远的影响 。 关 键 词 ：水 凝 胶 ；疏 水 缔 合 ；力 学 性 能 中 图 分 类 号 ：Ｏ ６４８．１７ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７４－１３７４（２０１９）０１－０００８－０６
文中总结了最近的基于疏水缔合作用的高强 度水凝胶。
１ 疏 水 缔 合 增 韧 水 凝 胶
强韧水凝胶在各种应用领域中发挥着重要作 用。为了获得具 有 高 力 学 性 能 的 水 凝 胶，引 入 有 效的耗散机制来增加水凝胶的粘弹性耗散通常是 最有效的方法。制备强韧水凝胶有许多有效的机 制［１５］，例 如 拓 扑 水 凝 胶［１６］、多 臂 ＰＥＧ 水 凝 胶 、纳 ［１７－１８］ 米 复 合 水 凝 胶 、大 ［１９－２２］ 分 子 微 球 水 凝 胶 、离 ［２３－２７］ 子 水 凝 胶 、杂 ［２８－２９］ 化 交 联 水 凝 胶［３０－３１］ 以及双网 络 水 凝 胶 。 ［３２－３８］ 其 中，疏 水 缔 合 作 用 占 据着不可替代的位置。 １．１ 纯 疏 水 缔 合 水 凝 胶
水凝胶的最新研究进展
第49卷第1期 当 代 化 工 Vol.49，No.1 2020年1月 Contemporary Chemical Industry January，2020收稿日期：2019-03-27 作者简介：何畅（1994-），男，河北廊坊人，硕士，2019年毕业于天津大学药学专业，研究方向：超分子化学。
E-mail：******************。
水凝胶的最新研究进展何 畅（天津大学药物科学与技术学院，天津 300072）摘 要： 综述了近几年国内外对水凝胶研究的现状，简要介绍了基于水凝胶高吸水性、保水性能和机械性能的创新性研究，同时重点介绍了对温度、光照、pH、电场、磁场等外部环境刺激有响应的智能水凝胶的研究进展与其在药物释放体系、检测器、机器人驱动装置等领域应用。
关 键 词：水凝胶；吸水性能；机械性能；智能响应中图分类号：TQ 050 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）01-0249-04The Latest Research Progress and Application of HydrogelsHE Chang（School of Pharmaceutical Science and Technology, Tianjin University, Tianjin300072, China ）Abstract : Research status on hydrogels at home and abroad was reviewed. Researches and applications of hydrogels based on their high water absorption, water retention and mechanical properties were introduced. Moreover, recent researches on smart hydrogels, which are sensitive to temperature, light, pH, electric field and magnetic field, were discussed as well as their applications in drug delivery system, detecting system and other fields. Key words : Hydrogel; Water absorption property; Mechanical properties; Intelligent response水凝胶是一种由亲水性聚合物链组成并通过物理交联或化学交联而形成的材料[1]。
刺激响应型水凝胶修复关节软骨的研究进展
关节软骨是覆盖在关节表面的一层弹性组织，有吸收震荡、缓冲应力、润滑关节表面、防止磨损等重要作用，其损伤可能会导致关节功能恶化[1]。
关节软骨损伤来源于运动损伤、炎症、衰老、肿瘤等多种因素，是一种退行性疾病。
临床研究表明，60%的膝关节镜检查病人表现为软骨损伤，15%的60岁以上人群表现出软骨损伤的临床症状[2]。
如软骨损伤治疗不及时或者治疗方法不当，将会导致骨关节炎（osteoarthritis，OA）[3]。
OA虽然不是致命的疾病，但却是致残的主要原因，全球超过3.03亿人面临OA带来的痛苦，给社会造了重大的经济负担[1]。
临床上用于治疗关节软骨损伤的方法很多，主要分为保守治疗和手术治疗。
保守治疗主要包括药物治疗、减轻体重、改变生活方式、康复训练、局部封闭、理疗、支具保护等[4]。
手术治疗包括关节镜下灌洗与清创术、软骨下钻孔与微骨折成形术、移植修复等[5]。
然而这些治疗方法只是暂时缓解症状，没有再生软骨的功能。
由于关节软骨不存在血管、神经和淋巴组织，出现缺损后难以自我修复[6-7]。
因此，对损伤关节软骨进行修复重建以恢复关节功能，在临床治疗中非常必要。
干细胞刺激、同种自体或异体移植等方法，会引起软骨退化或二次伤害等[8]。
利用组织工程技术将药物、生长因子或者细胞与生物材料结合形成人工软骨，使其具有类天然细胞外基质(ECM）的结构[9]，机械性能和微环境可与天然软骨匹配，已成为软骨修复的重要途径[10-11]。
水凝胶是一类具有弹性、表面光滑且含水量高的生物材料，通过物理或化学交联可形成类ECM的三维网络结构，具有良好的生物相容性、亲水性和生物刺激响应型水凝胶修复关节软骨的研究进展衡田1，赵安莉1，陈泓汝1，陈攀1，王睿松1，张驰1，2综述孙富华1，2审校1.西南医科大学康复医学系（泸州646000）；2.西南医科大学附属医院康复医学科（泸州646000）【摘要】软骨损伤作为临床常见的退行性疾病，治疗手段从传统的保守和手术治疗发展为现在的再生修复，而水凝胶是软骨修复中常用的生物材料。
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。
水凝胶的研究进展讲解
应用实例
①天然高强度水凝胶
②丰胸充填物
目前，一些成年女性为了提升个人女性魅力而选 择手术丰胸。手术丰胸，是对胸部填充硅胶等制 品达到丰胸目的。
③史宏伟等报道了用医用聚丙烯酰胺水凝 胶注射法治疗眼睑凹陷畸形的研究，临床 治疗眼球摘除术后眼睑凹陷23例，疗效良 好。
3.人工玻璃体
人眼正常的玻璃体为凝胶状，主要成分是 水，凝胶的基质为胶原和透明质酸。玻璃 体浑浊和视网膜脱落都可以引起视力下降 甚至失明。
温（热）敏水凝胶
--------热敏的水凝胶作为原位的药物传递
pH敏感水凝胶
------- pH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与 收缩随环境pH的变化而发生变化。 这些水 凝胶的溶胀性可随外界pH的变化发生极大 的、甚至不连续的 改变。
电解质敏感水凝胶
--------这类水凝胶对溶胀度的影响主要是 阴离子部分，离子化水凝胶的溶胀行为与 收缩行为与离子运动密切相关。阴离子型 水凝胶平衡溶胀随pH增大而增大；阳离子
水凝胶在药用高分子材料进展
⑺阿达帕林凝胶:可抑制人类多形核白细胞的化学 趋化反应，并可通过抑制花生四烯酸经脂氧化反 应转化为炎症媒介物来抑制多形白细胞的代谢， 从而缓解由细胞反应介导的炎性反应。适用于寻 常痤疮的皮肤治疗。
⑻冰带是国内首创新产品，采用国际蓄能高分子 材料蓝冰研制而成的高科技绿色环保产品。蓝冰 在常温状态下呈蓝色柔软透明状胶体，热容量是 水的2-3倍，具有蓄冷降温及蓄热保暖的双重功效， 使用方便，安全。
材料特点：它是一类具有亲水基团能被水 溶胀但不溶于水的聚合物，水凝胶中的水 可使溶于其中的低分子量物质从其间渗透 扩散，具有膜的特性，类似于含大量水分 的人体组织，具有较好的生物相溶性。此 外，聚丙烯酰胺水凝胶为大分子物质，不 吸收、不脱落、不碎裂，在弥散的环境下 能很好保持水分，有较好的粘度，弹性和 柔软度，适合人体组织结构。
水凝胶的制备及应用进展
水凝胶的制备及应用进展一、本文概述水凝胶是一种由亲水性聚合物形成的三维网络结构，其能够在水中吸收并保留大量的水分而不溶解。
这种独特的性质使得水凝胶在众多领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面概述水凝胶的制备技术及其在各领域的应用进展。
我们将首先介绍水凝胶的基本概念和性质，然后详细讨论其制备方法，包括物理交联、化学交联和生物交联等。
接着，我们将重点综述水凝胶在生物医学、环境科学、农业和工业等领域的应用情况，并探讨其面临的挑战和未来的发展趋势。
通过本文的阐述，我们期望能为读者提供一个关于水凝胶制备与应用全面而深入的理解，并为其在相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、水凝胶的制备方法水凝胶的制备方法多种多样，这些方法的选择通常取决于所期望的水凝胶性质、应用需求以及可用的原材料。
以下将详细介绍几种常见的水凝胶制备方法。
物理交联法是一种简便且常用的水凝胶制备方法。
该方法主要通过物理相互作用，如氢键、离子键、疏水作用或链缠结等，使高分子链交联形成三维网络结构。
例如，利用聚电解质之间的静电相互作用，可以在水溶液中制备出具有优异溶胀性能和离子敏感性的水凝胶。
化学交联法是通过共价键的形成来实现高分子链之间的交联。
常用的化学交联剂包括丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯等，它们可以通过自由基聚合、缩聚或逐步聚合等方式与高分子链发生反应，形成稳定的交联结构。
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。
生物交联法利用生物酶或生物分子的催化作用，使高分子链在温和条件下发生特异性反应，形成水凝胶。
例如，利用酶促反应制备的透明质酸水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性，因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。
微凝胶聚合法是一种将单体在微乳液或微悬浮液中进行聚合的方法。
通过控制聚合条件和引发剂用量，可以制备出粒径均结构稳定的微凝胶。
这些微凝胶可以通过进一步的交联或组装形成宏观尺度的水凝胶，具有良好的力学性能和溶胀性能。
辐射交联法利用高能辐射（如紫外线、伽马射线等）引发高分子链之间的交联反应。
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。
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高强韧与响应型高分子水凝胶研究进展
作为一种新型的高分子材料，在工业生产中高分子水凝胶逐渐取得了广泛的应用。
高分子水凝胶的结构和性能与生物组织较为类似，它具有较高的安全性和生物相容性，因此被广泛的应用在医药工程、组织工程、创伤修复的领域，发展前景十分乐观。
因此，人们要对于高分子水凝胶进行进一步的改进，研发具有高强韧性能和响应功能的水凝胶。
本文查阅的各种资料，总结了在高分子水凝胶方面的一些重要研究结论，并根据它的合成方法与原理，介绍了几种典型的高分子水凝胶增强强韧性和响应性的方法，对于解决关键的科学问题有一定的帮助作用。
标签：高强韧性；高响应型；高分子水凝胶；组织工程
0 引言
高分子水凝胶是现阶段被广泛应用的一种高分子材料，具有强韧性和高响应性。
从结构上来看，高分子水凝胶是含有大量水的三维聚合物网络，与生物组织类似，也是一种科学家现阶段重要研究的生物材料。
它的响应原理是基于阴阳离子和两性离子单体的智能响应。
高分子水凝胶的含水量以及其独特的生物相容特征使得其得到了很大程度的发展以及大范围的应用。
与传统的水凝胶相比高分子水凝胶改善了结构不稳定的缺点，同时，避免了化学交联剂分散不均导致的易破碎情况出现。
目前高分子水凝胶是水凝胶中应用最广泛的。
1 高分子水凝胶的设计思路
在当前对于高分子水凝胶的设计过程中，主要有以下几种思路：（1）通过有效改善交联点就可以有效降低由此导致的结构网的破损程度。
（2）在水凝胶的结构中引入牺牲键，通过这个价键的锻炼来吸收能量，从而提高凝胶的强韧性。
（3）纳米颗粒通过物理和化学变化承担巨型交联点的责任作用就可以使得聚合物呈现出三维网络状态。
（4）价键和超分子的非价键作用和自我组装可以形成高分子网络，也就是能够形成高分子水凝胶。
这些年来，科学家将这些想法汇合，进行不断的研究，来研发新型的高分子水凝胶材料，取得了一定的进展。
2 高分子水凝胶研究中存在的问题
（1）不论是人工合成的高分子水凝胶还是利用天然材料得到的高分子水凝胶，都很难达到生物组织原本的精巧的结构，在本质上与其有较大的差别，因此水凝胶的物理性能与生物功能很难达到生物组织的要求，因此在一定程度上限制了凝胶材料的应用。
（2）虽然高分子水凝胶已经在一定程度上改善了传统水凝胶的缺点更将安全性能和生物相容性集于一身，但是仍需要通过对高分子水凝胶进行与时俱进的探索和改进才能不断的满足使用的要求。
但是其中有一个重要的问题，高分子水
凝胶由于是人工合成所以其中含有的化学物质较多，导致一部分高分子水凝胶存在毒性，因此如何改善人工合成高分子水凝胶的技术，使其具有高生物安全性是目前科学家们研究的重点。
（3）大部分的高性能高分子水凝胶融水性十分强，导致高分子水凝胶不容易与其他组织亲和，所以如何有效改善高分子水凝胶的这一特性使之可以调节自身的含水量，选择性地来进行诱导细胞的贴附、生长、分化等过程，也是研究中的一个重点。
3 高强韧性与响应型高分子水凝胶的制作
（1）纳米颗粒对于高分子的强韧性有很强的促进作用。
其中，纳米颗粒在高分子机体中的分散与它的相互作用有很重要的联系。
对于不同的领域，高分子水凝胶对纳米的要求不同，所以，运用纳米时应进行物理吸附，从而散发能量从而提高高分子凝胶的强韧性。
（2）进行双网络水凝胶结构的构建，半互穿或者互穿网络构成的高分子水凝胶的强韧度要明显的优于单网络结构的水凝胶，在双网水凝胶结构中一个高度舒展而另一个处于疏松状态就使得高分子水凝胶具有柔韧性。
这样的结构组织更具有稳定性，不仅能够回避单网络结构存在的问题同时也更加适应现阶段的发展需求。
4 结论
综上所述，我们可以看出当前高分子水凝胶对科研领域研究具有重要的意义。
通过调整各种价键的相互作用，从分子水平或更加微观的水平来构建具有多级结构的亲水网络。
特别是利用非共价作用，来消耗能源，从而提高高分子水凝胶的强韧性。
同时，高分子水凝胶也应该能及時应对突发问题，可以及时有效的进行自我修复。
应该不断地对高分子水凝胶结构进行调整，逐渐改善存在的各种问题让结构和性能达到最佳状态。
与此同时也要注重生物安全性，高分子水凝胶的不断发展会推动该研究领域的积极健康发展。
参考文献：
[1]刘水莲，周洋，陈福花，朱寿进，宿烽，李速明.新型羧甲基壳聚糖水凝胶流变性能，药物释放及细胞相容性研究[J].化学学报，2015，73（01）：47-52.
[2]李亚婧，孙晓锋，叶青，刘柏辰，吴耀国.新型半纤维素基磁性水凝胶的制备及性能[J].物理化学学报，2014，30（01）：111-120.
[3]高春梅，柳明珠，吕少瑜，陈晨，黄银娟，陈远谋.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（06）：1.
作者简介：康欢欢（1989-），女，河南郑州人，硕士，助理讲师，主要从事
化工方面课程教授。