影响海藻酸钠–丙烯酰胺双网络水凝胶力学性 能的制备因素
水凝胶的合成、性质及应用
水凝胶的合成、性质及应用翟茂林;哈鸿飞【摘要】本文介绍了水凝胶的制备方法、性质、影响其性质的主要因素及其在日用、工农业和医用领域的应用.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2001(016)005【总页数】6页(P22-27)【关键词】水凝胶;合成;性质;应用;交联联合物;溶胀－收缩;力学性能【作者】翟茂林;哈鸿飞【作者单位】北京大学技术物理系,北京,100871;北京大学技术物理系,北京,100871【正文语种】中文【中图分类】O631图1 水凝胶网络示意图a、b表示内部4功能和3功能链联结点水凝胶可定义为在水中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物。
亲水的小分子能够在水凝胶中扩散。
水凝胶的网络结构如图1所示。
水凝胶具有良好的生物相容性，自20世纪40年代以来，有关水凝胶的合成、理化性质以及在生物化学、医学等领域中的应用研究十分活跃[1]。
水凝胶有各种分类方法，根据水凝胶网络键合的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶。
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，这种凝胶是非永久性的，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。
许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态，如k-型角叉菜胶、琼脂等[2]；在合成聚合物中，聚乙烯醇(PVA)是一典型的例子，经过冰冻-融化处理，可得到在60℃以下稳定的水凝胶[3]。
化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。
根据水凝胶大小形状的不同，有宏观凝胶与微观凝胶(微球)之分，根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等，目前制备的微球有微米级及纳米级之分。
根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。
传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感，而环境敏感的水凝胶[4，5]是指自身能感知外界环境(如温度、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激，并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。
丙烯酰胺_海藻酸钠双网络水凝胶材料的制备及其材料性能研究
安徽医科大学硕士学位论文丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶材料的制备及其材料性能研究Fabrication and material properties of the acrylamide/sodium alginate double network hydroge l作者姓名： 孙天文指导老师： 梁振 副教授 安徽医科大学学科专业： 生物医学工程研究方向： 认知与智能仪器论文工作时间： 2015年12月至2018年03月基金项目： 国家自然科学基金青年科学基金项目（31400943、61603002）目录中文摘要 (1)Abstruct (3)1 引言 (5)1.1前言 (5)1.2水凝胶的研究背景及意义 (6)1.3 丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶概述 (7)1.4 研究方案 (7)2 材料与方法 (8)2.1 实验所需器材的制备 (8)2.1.1 Arduino开发板 (8)2.1.2 制作简易拉伸机 (10)2.1.3 恒温恒湿箱 (11)2.2 制作水凝胶样本 (15)2.3 水凝胶性能的检测 (16)3 结果 (18)4 讨论 (23)5 结论 (26)6 展望 (27)附件一 (29)附件二 (30)参考文献 (43)综述 (45)1 引言 (47)2 智能水凝胶的分类 (47)2.1 pH敏感型水凝胶 (47)2.2 温度敏感型水凝胶 (48)2.3 光敏感型水凝胶 (48)2.4电场敏感型水凝胶 (49)2.5对葡萄糖浓度具有敏感性的水凝胶 (50)3在生物医学领域上智能水凝胶的一些应用 (50)3.1 药物传输控制系统 (50)3.2 组织工程支架材料 (51)3.3 生物传感器 (51)4 结语 (52)参考文献 (53)丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶材料的制备及其材料性能研究中文摘要背景水凝胶作为一种具备生物相容性的高分子材料，可以被用来制作伤口敷料、人造软骨等等，在生物医学领域得到了广泛的应用。
基于海藻酸钠-明胶多功能水凝胶的制备及性能研究
基于海藻酸钠-明胶多功能水凝胶的制备及性能研究基于海藻酸钠/明胶多功能水凝胶的制备及性能研究引言：水凝胶是一种具有高保水性和可逆性的新型凝胶材料，广泛应用于生命科学、生物医学和化学工程等领域。
海藻酸钠和明胶作为天然高分子材料，具有良好的生物相容性和水凝胶形成能力，被广泛研究和应用。
本文将介绍一种基于海藻酸钠/明胶的多功能水凝胶的制备方法及其在生物材料领域的性能研究。
一、实验方法1. 材料准备海藻酸钠和明胶作为主要原料采用高纯度的化学试剂，其他辅助材料如水和酒精也需保证纯度。
2. 制备水凝胶(1) 海藻酸钠和明胶按一定比例加入适量的水中，充分搅拌均匀；(2) 加入适量的酒精，继续搅拌混合；(3) 将混合溶液倒入模具中，放置于恒温槽中进行固化；(4) 固化完成后，取出水凝胶并用水洗涤，使其达到理想的形状和质地。
3. 性能测试对制备的水凝胶样品进行一系列的性能测试，包括韧度、吸水性能和生物相容性等。
二、结果与分析1. 韧度测试采用拉伸实验仪对水凝胶样品进行拉力测试，得到拉伸强度和伸长率等数据，评估其韧度。
结果表明，水凝胶具有较高的拉伸强度和伸长率，说明其具备良好的韧性，适用于各种应力环境下的应用。
2. 吸水性能测试通过浸泡法测试水凝胶的吸水性能。
结果显示，水凝胶具有优异的吸水性能，吸水速率较快，吸水量可达到其自身质量的数倍。
这一特性使得水凝胶成为一种理想的保湿材料，可在生物医学和护肤品等领域得到广泛应用。
3. 生物相容性测试通过细胞培养实验评估水凝胶的生物相容性。
结果表明，水凝胶对于细胞生长没有明显的毒性和损伤作用，细胞可以在水凝胶表面附着并正常增殖。
这一结果证明了水凝胶的良好生物相容性，为其在生物医学领域的应用提供了可靠的基础。
三、应用展望基于海藻酸钠/明胶多功能水凝胶的制备方法及其性能研究结果显示，该水凝胶具备优异的韧度、吸水性能和生物相容性。
因此，在生物材料领域具有广阔的应用前景，包括组织工程、药物缓释和人工器官等领域。
《具有不同拓扑结构的海藻酸钠-明胶复合水凝胶的3D打印制备及其性能研究》范文
《具有不同拓扑结构的海藻酸钠-明胶复合水凝胶的3D打印制备及其性能研究》篇一一、引言近年来，随着生物材料科学的快速发展，水凝胶作为一种具有高度亲水性和三维网络结构的生物材料，在生物医学、组织工程和软物质科学等领域得到了广泛的应用。
海藻酸钠和明胶作为天然高分子材料，具有良好的生物相容性和可降解性，因此，它们的复合水凝胶在生物医学领域具有巨大的应用潜力。
本文旨在研究具有不同拓扑结构的海藻酸钠-明胶复合水凝胶的3D打印制备方法及其性能。
二、材料与方法1. 材料海藻酸钠、明胶、交联剂、3D打印设备及相关耗材。
2. 方法（1）水凝胶制备：将海藻酸钠和明胶按照一定比例混合，加入交联剂，通过溶液浇铸或乳液法等方法制备出复合水凝胶。
（2）3D打印制备：利用3D打印设备，将复合水凝胶进行3D打印，制备出具有不同拓扑结构的样品。
（3）性能测试：通过扫描电子显微镜（SEM）观察样品的微观结构，通过拉伸测试、压缩测试等方法评估样品的力学性能，并对其进行生物相容性测试。
三、结果与讨论1. 3D打印制备不同拓扑结构的水凝胶我们成功利用3D打印技术制备了具有不同拓扑结构（如多孔、互联网络等）的海藻酸钠-明胶复合水凝胶。
在打印过程中，通过调整打印参数和材料比例，可以实现对水凝胶结构和性能的精确控制。
2. 微观结构分析通过扫描电子显微镜观察发现，不同拓扑结构的水凝胶具有不同的微观结构。
多孔结构的水凝胶具有较大的孔隙率，而互联网络结构的水凝胶则具有更复杂的网络结构。
这些结构对水凝胶的力学性能和生物相容性具有重要影响。
3. 力学性能测试拉伸测试和压缩测试结果表明，具有不同拓扑结构的水凝胶具有不同的力学性能。
多孔结构的水凝胶具有较好的抗拉强度和韧性，而互联网络结构的水凝胶则具有较高的压缩强度和硬度。
这些性能差异主要源于水凝胶的微观结构和交联程度。
4. 生物相容性测试生物相容性测试结果表明，海藻酸钠-明胶复合水凝胶具有良好的生物相容性，无明显的细胞毒性。
一种海藻酸钠双交联水凝胶及其制备方法与应用[发明专利]
![一种海藻酸钠双交联水凝胶及其制备方法与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a84ff79b02768e9950e7382f.png)
专利名称：一种海藻酸钠双交联水凝胶及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：曹晓东,朱杰华,游柏浩,吴水平
申请号：CN201511034484.2
申请日：20151231
公开号：CN105713106A
公开日：
20160629
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于生物医用材料技术领域，公开了一种海藻酸钠双交联水凝胶及其制备方法与应用。
所述制备方法为：将海藻酸钠溶于去离子水中，加入活化剂活化后加入糠胺反应12～36h，反应产物经透析，冷冻干燥得到呋喃改性海藻酸钠；将呋喃改性海藻酸钠溶于去离子水中，然后加入马来酰亚胺封端的聚乙烯醇，搅拌充分溶解，超声处理后注入模具，在37～60℃温度下反应交联得到凝胶；再将所得凝胶浸泡于氯化钙溶液中12～48h进行物理交联，得到所述海藻酸钠双交联水凝胶。
本发明采用点击化学交联和离子交联双交联法，所得产物具有良好的力学性能和抗溶胀性能，可应用于组织工程支架。
申请人：华南理工大学
地址：511458 广东省广州市南沙区环市大道南路25号华工大广州产研院
国籍：CN
代理机构：广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：罗啸秋
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PVA影响海藻酸钠复合水凝胶力学韧性和溶胀性能的研究
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海藻酸钠复合水凝胶研究进展
海藻酸钠复合水凝胶研究进展一、本文概述海藻酸钠作为一种天然多糖类高分子化合物，因其良好的生物相容性、生物降解性以及优异的凝胶性能，在生物医学、药物递送、组织工程等领域受到广泛关注。
近年来，随着科学技术的不断发展，海藻酸钠复合水凝胶的研究取得了显著进展。
本文旨在综述海藻酸钠复合水凝胶的最新研究进展，包括其制备方法、性能优化、以及在各个领域的应用情况，以期为相关领域的研究人员提供有价值的参考和启示。
本文将首先介绍海藻酸钠的基本性质及其在复合水凝胶中的应用优势。
随后，将重点阐述海藻酸钠复合水凝胶的制备方法，包括物理交联、化学交联和生物酶法等，并分析各种方法的优缺点。
接着，将探讨海藻酸钠复合水凝胶的性能优化策略，如增强机械强度、调节降解速率、提高生物活性等。
还将详细介绍海藻酸钠复合水凝胶在药物递送、组织工程、生物传感器等领域的应用现状，并展望其未来的发展前景。
通过本文的综述，我们期望能够为海藻酸钠复合水凝胶的研究和应用提供更为全面和深入的理解，推动该领域的技术进步和创新发展。
二、海藻酸钠复合水凝胶的制备方法随着科学技术的不断发展，海藻酸钠复合水凝胶的制备方法日趋多样化，以满足不同领域的应用需求。
目前，主要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。
物理交联法主要利用海藻酸钠分子链间的相互作用，如离子键、氢键等，通过改变溶液的温度、pH值或添加盐类等物理手段，诱导海藻酸钠分子链发生交联，从而形成水凝胶。
这种方法操作简单，条件温和，但形成的凝胶强度相对较低，稳定性有待提高。
化学交联法则是通过引入化学交联剂，如戊二醛、丙烯酰胺等，与海藻酸钠分子链发生化学反应，形成共价键，从而增强凝胶的强度和稳定性。
这种方法制备的凝胶具有较高的机械强度和化学稳定性，但交联剂的引入可能会引入潜在的毒性或生物不相容性，因此在生物医学领域的应用受到限制。
辐射交联法利用高能辐射如紫外线、伽马射线等，引发海藻酸钠分子链发生断裂并重新组合，形成三维网状结构，从而制备出水凝胶。
海藻酸钠凝胶特性的研究
海藻酸钠凝胶特性的研究一、本文概述本文旨在全面而深入地研究海藻酸钠凝胶的特性。
海藻酸钠作为一种天然高分子化合物，因其独特的凝胶性质，在食品、医药、化妆品以及生物工程等多个领域具有广泛的应用前景。
本研究将重点关注海藻酸钠凝胶的形成机制、稳定性、物理和化学性质，以及其在不同应用场景中的表现。
在概述部分，我们将首先介绍海藻酸钠的基本结构和性质，以及其在各个领域中的应用现状。
随后，我们将对海藻酸钠凝胶的形成过程进行详细描述，包括凝胶形成的条件、影响因素以及凝胶网络结构的形成机制。
我们还将探讨海藻酸钠凝胶的稳定性，包括其热稳定性、化学稳定性和机械稳定性等方面的内容。
在研究方法上，我们将采用多种实验手段，包括光学显微镜、扫描电子显微镜、热分析、流变学分析等，对海藻酸钠凝胶的特性进行定性和定量分析。
我们还将通过模拟实验和实际应用测试，评估海藻酸钠凝胶在不同条件下的性能表现。
在结论部分，我们将总结海藻酸钠凝胶的主要特性，以及这些特性对其应用的影响。
我们还将对海藻酸钠凝胶的未来发展方向进行展望，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、海藻酸钠凝胶的制备制备海藻酸钠凝胶是一个涉及化学和物理过程的重要步骤，它对于研究海藻酸钠凝胶的特性至关重要。
制备过程需要精确控制各种参数，如温度、pH值、浓度和反应时间等，以得到理想的凝胶结构和性质。
选择高质量的海藻酸钠作为原料，这是制备优质凝胶的基础。
海藻酸钠通常溶解在水中，形成透明的溶液。
在制备过程中，需要控制海藻酸钠的浓度，这会影响凝胶的强度和稳定性。
接下来，通过添加适当的交联剂，如钙离子，来引发海藻酸钠溶液的凝胶化过程。
钙离子与海藻酸钠中的羧酸根离子发生离子交换，形成交联结构，从而使溶液转变为凝胶状态。
这个过程通常在一定的温度和pH值条件下进行，以确保交联反应的顺利进行。
除了钙离子外，还可以使用其他二价阳离子作为交联剂，如钡离子、镁离子等。
不同的交联剂会对凝胶的性能产生不同的影响，因此需要根据具体的研究需求选择合适的交联剂。
海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物释放中的应用
海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物释放中的应用一、本文概述本文旨在深入探讨海藻酸钠水凝胶的制备方法及其在药物释放领域的应用。
海藻酸钠作为一种天然高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性，因此在医药领域具有广泛的应用前景。
本文首先将对海藻酸钠水凝胶的制备过程进行详细的介绍，包括材料选择、反应条件优化等关键步骤。
随后，我们将重点关注海藻酸钠水凝胶在药物释放方面的应用，探讨其作为药物载体的优势和潜力。
本文还将对海藻酸钠水凝胶在药物释放过程中的性能进行评估，包括药物释放速率、释放量以及药物释放机制等。
我们将对海藻酸钠水凝胶在药物释放领域的应用前景进行展望，以期为其在医药领域的进一步应用提供理论支持和实践指导。
二、海藻酸钠水凝胶的制备海藻酸钠水凝胶的制备过程相对简单，主要涉及到海藻酸钠与钙离子的交联反应。
将海藻酸钠溶解在适当的溶剂（如去离子水）中，通过加热和搅拌的方式确保海藻酸钠充分溶解，形成均一的海藻酸钠溶液。
然后，将含有钙离子的溶液（如氯化钙溶液）作为交联剂，以一定的速度滴加到海藻酸钠溶液中。
在滴加过程中，钙离子与海藻酸钠中的羧酸根离子发生离子交换，形成稳定的海藻酸钙凝胶。
为确保水凝胶的均匀性和稳定性，滴加过程需要控制速度和搅拌速率。
海藻酸钠的浓度、钙离子的浓度以及反应温度等因素都会影响水凝胶的形成和性能。
因此，在制备过程中，需要对这些参数进行优化，以获得具有理想性能的海藻酸钠水凝胶。
制备完成后，可通过一系列表征手段，如扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等，对海藻酸钠水凝胶的微观结构和化学性质进行分析。
这些表征结果可以为后续的药物释放研究提供基础数据。
通过合理的制备工艺和参数优化，可以制备出性能稳定的海藻酸钠水凝胶，为药物释放等应用领域提供有力支持。
三、海藻酸钠水凝胶在药物释放中的应用海藻酸钠水凝胶作为一种理想的药物载体，在药物释放领域具有广泛的应用前景。
其独特的三维网络结构和良好的生物相容性，使得海藻酸钠水凝胶能够有效地控制药物的释放速率和释放量，从而实现对药物释放的精确调控。
BC／PAM双网络水凝胶的制备及性能研究
BC／PAM双网络水凝胶的制备及性能研究王彩霞;杨光;洪枫【摘要】为了改善细菌纤维素（BC）的物理及机械性能，扩大其在医用材料及功能材料等领域的应用，以细菌纤维素为基体，丙烯酰胺（AM）为单体，N，N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，采用自由基聚合的方法在BC骨架中引入聚丙烯酰胺（PAM）网络，获得BC／PAM双网络水凝胶。
采用扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）对其形态结构及热稳定性进行研究，同时分别研究了单体和交联剂浓度对复合材料的溶胀、保水以及机械性能的影响。
结果发现，随着单体和交联剂浓度的增加，BC／PAM水凝胶的溶胀和保水性均获得一定程度的改善。
另外，增加单体浓度，复合材料的杨氏模量明显上升，形态结构更加致密，热稳定性显著提高。
%In this work, a double-network (DN) hydrogel material, bacterial cellulose/polyaerylamide (BC/PAM) was prepared by combining BC as the first network with PAM as the second network, via flee radical polymerization using acrylamide (AM) as the monomer, and N, N-methylene bisacrylamide (MBA) as a cross-linker, in order to improve its mechanical and physical properties. Effects of the concentrations of AM and MBA were investigated on the swelling ratio, water retention rate and mechanical property of BC/PAM DN hydrogel. It was found that increasing the concentrations of both AM and MBA improved the mechanical strength of the DN gel. And the water retention rate was greatly enhanced with the increase of MBA concentration. Meanwhile, scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA) were used to study the morphological structure and thermostability of the DN gel. Theresults showed that increasing the concentrations of AM, the morphological structure of BC became denser, and the themaostability of BC was improved obviously.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2012(020)003【总页数】6页(P1-5,33)【关键词】双网络水凝胶;细菌纤维素;丙烯酰胺;机械性能【作者】王彩霞;杨光;洪枫【作者单位】东华大学化学化工与生物工程学院;东华大学化学化工与生物工程学院东华大学生态纺织教育部重点实验室,上海201620;东华大学化学化工与生物工程学院【正文语种】中文【中图分类】Q819;TQ352细菌纤维素（Bacterial Cellulose，简称BC）是一种由微生物发酵合成的天然纤维素，具有超细的纳米三维网状结构，表现出许多优良的物化特性，比如高含水量、高结晶度、高纯度以及良好的生物相容性等，在创伤敷料、人工血管等生物医学材料领域受到广泛关注[1]。
水凝胶材料实验报告
一、实验目的1. 掌握水凝胶材料的制备方法。
2. 了解水凝胶材料的性能测试方法。
3. 分析不同制备方法对水凝胶性能的影响。
二、实验原理水凝胶是一种具有高孔隙率、高吸水性和高弹性的水溶性聚合物网络，广泛应用于生物医学、环保、食品、化妆品等领域。
本实验采用交联聚合方法制备水凝胶，并对其性能进行测试。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：（1）聚乙烯醇（PVA）（2）海藻酸钠（Alg）（3）氯化钙（CaCl2）（4）无水乙醇（5）蒸馏水2. 实验仪器：（1）电子天平（2）磁力搅拌器（3）恒温水浴锅（4）真空干燥箱（5）万能试验机（6）扫描电子显微镜（SEM）（7）傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）四、实验步骤1. 制备PVA水凝胶：（1）将一定量的PVA溶解于无水乙醇中，配制成PVA乙醇溶液。
（2）将PVA乙醇溶液在恒温水浴锅中加热至80℃，搅拌至完全溶解。
（3）向PVA溶液中加入一定量的CaCl2溶液，搅拌均匀。
（4）将混合溶液倒入培养皿中，室温下固化24小时。
（5）将固化后的PVA水凝胶取出，用蒸馏水清洗去除未反应的CaCl2，然后在真空干燥箱中干燥至恒重。
2. 制备Alg水凝胶：（1）将一定量的海藻酸钠溶解于蒸馏水中，配制成海藻酸钠溶液。
（2）将海藻酸钠溶液在恒温水浴锅中加热至80℃，搅拌至完全溶解。
（3）向海藻酸钠溶液中加入一定量的CaCl2溶液，搅拌均匀。
（4）将混合溶液倒入培养皿中，室温下固化24小时。
（5）将固化后的Alg水凝胶取出，用蒸馏水清洗去除未反应的CaCl2，然后在真空干燥箱中干燥至恒重。
3. 性能测试：（1）拉伸性能测试：将干燥后的水凝胶样品裁剪成一定尺寸，使用万能试验机测试其拉伸强度、断裂伸长率等性能。
（2）吸水性能测试：将干燥后的水凝胶样品放入蒸馏水中浸泡24小时，测量其吸水率。
（3）扫描电子显微镜（SEM）观察：对干燥后的水凝胶样品进行表面形貌观察。
（4）傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析：对干燥后的水凝胶样品进行红外光谱分析。
海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物释放中的应用_高春梅
，
其分 子 由 β -D -甘 露 糖 醛 酸 （ β -D -mannuronic ，M ） 和 α -L -古洛 糖 醛 酸 （ α -L -guluronic ，G ） 按 （ 1 → 4 ） 键 连 接而成 。 海藻酸钠 的 水 溶 液 具 有 较 高 的 黏 度， 已被 用作食品的增稠剂 、 稳定剂 、 乳化剂等 。 海藻酸钠是 无毒食品， 早在 1938 年就已被收入美国药典 。
2+ ［8］ 物的释放载体时常选用 Ca 作为交联剂 。
化
学
进
展
第 25 卷
PEC ， 此过程不需要催化剂， 可以避免 将 一 些 有 毒 物 质引入人体 。 另外， 海藻酸钠与聚阳离子电解质形 成 PEC 的过 程 是 可 逆 的 。 PEC 的 形 成 受 海 藻 酸 钠 与聚阳离子的摩尔比 、 多糖的分子量以及溶液的 pH 值、 离子强度等多种因素的影响
Preparation of Sodium Alginate Hydrogel and Its Application in Drug Release
Gao Chunmei ＊ ＊ Liu Mingzhu ＊ ＊ Lü Shaoyu Chen Chen Huang Yinjuan Chen Yuanmou
第6期
高春梅等
海藻酸钠水凝胶的制备及其在药物释放中的应用
·1013·
introduced
in
detail ， including
physical
crosslinking ， chemical
crosslinking ， enzymatic
crosslinking ，
interpenetrating polymer network． The application of sodium alginate hydrogel in drug release is also introduced ， including oral administration ， subcutaneous administration ， mucosal administration ， pulmonary administration ， transdermal administration． Finally ， the problems in research and prospect of sodium alginate hydrogels are discussed． Key words sodium algiate ； hydrogel ； preparation ； drug release ； crosslinking 胞
双层导电水凝胶
双层导电水凝胶一、引言双层导电水凝胶作为一种新型的材料，具有优异的导电性能和良好的生物相容性，因此在传感器、电极材料、药物传递等领域具有广泛的应用前景。
本文将就双层导电水凝胶的制备方法、性能表征和在生物医学领域的应用进行综述。
二、对比不同基材对双层导电水凝胶电导率的影响基材是影响双层导电水凝胶电导率的关键因素之一。
常见的基材包括天然高分子和合成高分子。
天然高分子如海藻酸钠、明胶、壳聚糖等具有良好的生物相容性和生物活性，而合成高分子如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等则具有较好的机械性能和稳定性。
通过对比实验，我们发现海藻酸钠和明胶制备的双层导电水凝胶具有较高的电导率。
其中，以海藻酸钠和明胶为基材制备的双层导电水凝胶的电导率可达到0.2S/m左右，表明这两种基材是制备高电导率双层导电水凝胶的理想选择。
三、探讨不同导电填料对双层导电水凝胶力学性能的影响除了基材，导电填料也是影响双层导电水凝胶力学性能的重要因素。
常见的导电填料包括石墨烯、碳纳米管、金属纳米颗粒等。
这些导电填料具有良好的导电性能和力学性能，可以显著提高双层导电水凝胶的力学强度。
实验结果表明，聚乙烯醇和明胶作为基材时，加入石墨烯作为导电填料可以显著提高双层导电水凝胶的力学性能。
其中，以聚乙烯醇和明胶为基材，加入石墨烯制备的双层导电水凝胶的拉伸强度可达到3.5MPa左右，表明这两种基材和石墨烯是制备高力学性能双层导电水凝胶的理想选择。
四、研究不同制备方法对双层导电水凝胶生物相容性的影响生物相容性是双层导电水凝胶在生物医学领域应用的关键指标之一。
不同制备方法对双层导电水凝胶的生物相容性有一定影响。
常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、静电纺丝法、3D打印技术等。
这些方法各有优缺点，适用范围也不同。
通过对比实验，我们发现溶胶-凝胶法制备的双层导电水凝胶具有较好的生物相容性。
该方法是将基材和导电填料混合后，通过溶胶-凝胶反应形成凝胶，再经过后处理得到双层导电水凝胶。
海藻酸钠水凝胶杨氏模量
海藻酸钠水凝胶杨氏模量摘要：一、海藻酸钠水凝胶简介1.海藻酸钠水凝胶的来源2.海藻酸钠水凝胶的特点二、杨氏模量的概念1.杨氏模量的定义2.杨氏模量在材料科学中的重要性三、海藻酸钠水凝胶杨氏模量的研究1.实验方法2.结果分析3.影响因素四、海藻酸钠水凝胶杨氏模量的应用1.医疗领域2.生物工程领域3.日常生活领域正文：海藻酸钠水凝胶，作为一种源自天然海藻的多功能材料，近年来在各个领域得到了广泛的关注。
其中，杨氏模量作为衡量其力学性能的重要指标，对于研究和应用具有重要意义。
杨氏模量，是描述固体材料弹性特性的一种参数，定义为单位面积内受到的拉伸应力与应变之比。
在材料科学中，杨氏模量对于预测材料在受力过程中的形变、判断材料的弹性极限等方面具有重要意义。
近年来，针对海藻酸钠水凝胶杨氏模量的研究逐渐增多。
研究者们通过不同实验方法，如光弹应力分析法、动态力学分析法等，对海藻酸钠水凝胶的杨氏模量进行了测定。
实验结果表明，海藻酸钠水凝胶的杨氏模量受到其浓度、温度、交联度等因素的影响。
在实际应用中，海藻酸钠水凝胶杨氏模量的特性使其在多个领域具有广泛的应用前景。
首先，在医疗领域，海藻酸钠水凝胶可作为生物医用材料，如制备止血海绵、生物支架等。
其优良的力学性能和生物相容性为伤口愈合提供了良好的条件。
其次，在生物工程领域，海藻酸钠水凝胶可用于细胞培养、药物载体等方面，其杨氏模量特性有助于维持细胞生长环境的稳定。
最后，在日常生活中，海藻酸钠水凝胶因其环保、可生物降解的特性，可应用于一次性用品、包装材料等领域。
总之，海藻酸钠水凝胶杨氏模量的研究不仅有助于深入理解其力学性能，还为实际应用提供了重要参考。
钙离子交联的海藻酸钠水凝胶拉伸强度
钙离子交联的海藻酸钠水凝胶拉伸强度海藻酸钠是一种天然高分子化合物，具有生物相容性和生物降解性，因此被广泛应用于药物控释、医用敷料、组织修复等领域。
构建海藻酸钠水凝胶是目前应用最广泛的一种方式。
海藻酸钠水凝胶具有良好的生物相容性、柔软度和吸水性，并且能够通过调节海藻酸钠/钙离子比例制备出具有不同机械性能的水凝胶。
海藻酸钠水凝胶的拉伸强度是评价其力学性能的重要指标，也是应用中的重要考虑因素之一。
目前，研究表明，钙离子交联处理可显著提高海藻酸钠水凝胶的力学性能，如拉伸强度和弹性模量等。
钙离子交联的海藻酸钠水凝胶的制备主要分为以下几个步骤：1. 海藻酸钠的溶液制备首先，将适量的海藻酸钠粉末加入去离子水中，并在室温下搅拌1至2小时直至完全溶解。
此外，还可以通过调整溶液pH值、温度等条件来调节海藻酸钠的溶液性质。
2. 钙离子的加入将适量的钙离子加入到海藻酸钠溶液中，使其发生交联反应，从而形成一个三维网状结构。
添加钙离子的量、添加时间和温度等条件会对水凝胶的力学性能产生重要影响。
3. 水凝胶制备将钙离子交联后的海藻酸钠溶液加入模具中并等待其自然凝胶，就可以得到具有不同机械性能的水凝胶。
通过调节交联时间、溶液浓度等条件可控制水凝胶的力学性能。
4. 测试拉伸强度将制备好的水凝胶放入拉伸仪中，通过不断拉伸水凝胶并记录其受力程度，可得出其拉伸强度等力学性能数据。
此外，还可以通过原子力显微镜（AFM）等手段观察水凝胶内部结构，进一步评价其力学性能。
综上所述，钙离子交联是影响海藻酸钠水凝胶拉伸强度的重要因素之一。
通过调节交联条件和制备工艺，可以获得不同机械性能的水凝胶，为其在医学、生物材料等领域的应用提供了重要的技术基础和支持。
非共价键交联海藻酸钠水凝胶的制备与性能
非共价键交联海藻酸钠水凝胶的制备与性能康 祺1于炜婷2吴 叶1刘袖洞1,*马小军2,*(1大连大学环境与化学工程学院 大连 116622；2中国科学院大连化学物理研究所 大连 116023)摘 要天然多糖海藻酸钠制备的水凝胶具有优越的生物相容性和生物组织相似性，作为生物医用材料在药物控制释放、组织工程支架、抗菌材料及创伤敷料等领域发挥着越来越大的作用。
本文在介绍海藻酸钠物化性质的基础上，重点综述了非共价键交联(静电作用、氢键、范德华力、亲疏水作用等)海藻酸钠水凝胶的制备方法以及性能表征方法，最后讨论了制备方法及性能表征研究中的一些需要解决的问题。
关键词海藻酸钠 水凝胶 非共价键交联Preparation and Property of Sodium Alginate Hydrogel Crosslinked byNon-Covalent BondsKang Qi 1,Yu Weiting 2,Wu Ye 1,Liu Xiudong 1,*,Ma Xiaojun 2,*(1 College of Environment and Chemical Engineering, Dalian University, Dalian116622；2 Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian116023)Abstract Sodium alginate hydrogel has been widely used as biomedical materials in drug delivery system, tissue engineering scaffolds, antibacterial material and wound dressing, due to their superior biocompatibility and resemblance to biological tissues. Based on the brief introduction of physicochemical properties of sodium alginate, the progress in preparation methods of sodium alginate hydrogel crosslinked by non-covalent bonds is summarized including electrostatic interaction, hydrogen bonds, van der Waals forces and hydrophobic effects, etc. Meantime, the characterization methods of properties of sodium alginate hydrogel are also concerned. Finally, some problems related to the development of preparation and characterization methods are discussed.Keywords Sodium alginate,Hydrogel,Non-covalent bonds海藻酸钠是一种天然多糖材料，具有诸多优点[1]：(1)与细胞间基质结构的相似性；(2)温和的室温包埋过程且无需有机溶剂；(3)凝胶的多孔结构有利于大分子物质的扩散；(4)容易形成包囊结构；(5)良好的溶解性和正常生理条件下的生物降解性。
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Material Sciences 材料科学, 2019, 9(2), 136-141Published Online February 2019 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2019.92017Preparation Factors Affecting theMechanical Properties of SodiumAlginate-Acrylamide DoubleNetwork HydrogelYougang Gui1,2, Xing Tian1,2*, Maowen Tang1,2, Wenliang Zhang1,21College of Materials Science and Engineering, Qingdao University, Qingdao Shandong2Institute of Marine Biobased Materials, Qingdao University, Qingdao ShandongReceived: Jan. 5th, 2019; accepted: Jan. 25th, 2019; published: Feb. 1st, 2019AbstractHydrogels have three-dimensional crosslinked network structure and tunable physicochemical properties, which have been widely used in agricultural drought resistance, pollution regulation, drug delivery, tissue engineering and other aspects. However, there are few applications of hy-drogels due to the terrible mechanical properties, especially in load-bearing soft tissue with tough, tough and impact-resistant properties. In this paper, a covalent PAM network was synthesized by covalent bonding of sodium alginate solution to construct a composite hydrogel. Then, a simple soaking strategy was used to convert the composite hydrogel into a highly mechanically mixed double network hydrogel through the formation of sodium alginate crystallites and chain tangle networks. The experiment was conducted to control the mechanical properties of hydrogels pre-pared under different conditions by controlling the concentration of sodium alginate solution, the concentration of cross-linking agent, and the amount of initiator used in the hydrogel preparation process.KeywordsSodium Alginate, Acrylamide, Hydrogel, Breaking Strength影响海藻酸钠–丙烯酰胺双网络水凝胶力学性能的制备因素桂由刚1,2，田星1,2*，唐茂文1,2，张文良1,2*通讯作者。
桂由刚 等1青岛大学材料科学与工程学院，山东 青岛 2青岛大学海洋纤维新材料研究院，山东 青岛收稿日期：2019年1月5日；录用日期：2019年1月25日；发布日期：2019年2月1日摘要水凝胶具有三维交联网络结构和理化性能可调节的特性，在农业抗旱、污染调节、药物输送、组织工程等方面得到了广泛应用，但固有的低机械强度极大地限制了水凝胶的应用，特别是在需要坚硬、坚韧和抗冲击特性的承重软组织中。
本文通过海藻酸钠溶液共价网络结合PAM 共价网络来构建复合水凝胶，采用简单的浸泡策略，促进海藻酸钠微晶和链缠结网络的形成，将复合水凝胶转化为高机械混合双网络水凝胶。
通过改变水凝胶制备过程中的海藻酸钠溶液浓度，交联剂的浓度，引发剂的用量，研究了制备条件对双网络水凝胶力学性能的影响。
关键词海藻酸钠，丙烯酰胺，水凝胶，断裂强度Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言水凝胶是一种具有三维网络结构的交联聚合物[1]。
自1960年Wichterle 和Lim 在交联水凝胶上取得了开创性的成就以来[2]，水凝胶的独特的水溶性和良好的生物相容性就表现出巨大的生物医学前景，使它成为生物医学领域关注的重点材料[3] [4]。
水凝胶常被用作组织再生的支架或作为治疗剂和细胞的递送载体，例如作为药物递送的载体，用于传染性病毒分子的快速诊断以及作为伤口敷料用于体内和体表的研究等[5]。
水凝胶因为其优异的弹性，以及自身较好的恢复能力，近几年也成为自愈材料制作的热点[6]。
水凝胶的机械性能较差，是目前相关试验中需要解决的主要问题，其机械强度的不足限制了水凝胶的广泛应用，提高水凝胶的力学性能是将水凝胶应用从生物医学领域扩展到承重领域所必需的。
同时水凝胶在3D/4D 打印，软机器人，人造植入物，医疗设备和辅助健康技术中具有潜在的应用。
在过去的十几年中，已经提出了很多成功改善水凝胶的机械强度的方法和策略[7]，虽然超过几十兆帕的拉伸应力的水凝胶是可以制取的，但是这样做仍然是一个巨大的挑战。
海藻酸钠(sodium alginate, SA)是一种来源广泛的天然高分子材料，具有很高的生物相容性，常被用于食品和医用材料[8] [9] [10]。
丙烯酰胺(acrylamide, AM)是一种白色颗粒晶体化合物，能够在紫外灯照射下聚合成聚丙烯酰胺[11]，通过研究发现，两者反应可以形成机械性能较高的双网络水凝胶。
本文通过改变水凝胶制备过程中的海藻酸钠溶液浓度，交联剂的浓度，引发剂的用量，研究了制备条件对双网络水凝胶力学性能的影响，并通过红外光谱和扫描电镜对水凝胶的结构进行了表征。
桂由刚等2. 实验部分2.1. 试剂与仪器海藻酸钠(纤维级，山东洁晶集团股份有限公司)，丙烯酰胺(化学纯，上海国药集团化学试剂有限公司)，无水氯化钙(分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司)，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(分析纯，上海麦克林生物试剂有限公司)，光引发剂Irgacure2959 (分析纯)，傅里叶红外光谱仪(Thermo Scientific Nicolet iS 50, Thermo Fisher Scientific)，扫描电镜电子显微镜(TM3000, Hitachi)，万能材料试验机Istron-3300 (Instron，美国)，紫外灯(365 nm，6组，功率共120 W)。
2.2. 样品的制备海藻酸钠–丙烯酰胺水凝胶的制备：分别称取一定量的海藻酸钠，在搅拌的条件下加入去离子水中，制得海藻酸钠溶液；在上述溶液中按比例加入交联剂(N,N'-亚甲基双丙烯酰胺溶液)，光引发剂Irgacure2959，以及丙烯酰胺，继续搅拌后得到混合溶液，将混合溶液静置脱泡后放入紫外箱中进行光引发。
控制光引发时间，得到光交联凝胶样品，将制得的光交联水凝胶浸泡在氯化钙溶液中得到双网络水凝胶样品。
图1为本文制备的海藻酸钠–丙烯酰胺水凝胶样品照片，其中图1(a0)、图1(a1)分别为经过氯化钙溶液浸泡和未经过浸泡的水凝胶。
从照片中可以看出，两者都具有良好的透明性，经氯化钙浸泡的水凝胶颜色较深，这是因为浸泡后的海藻酸钠–聚丙烯酰胺与氯化钙发生了交联反应，导致凝胶颜色发生了变化。
图1(b0)、图1(c0)，图1(b1)、图1(c1)分别为两种水凝胶的挤压形变以及形变恢复，由此发现，两种水凝胶具有良好的弹性，在压力移除后可快速恢复原来的形状。
a0、b0、c0为经过氯化钙溶液浸泡后的水凝胶，a1、b1、c1为未经氯化钙溶液浸泡的水凝胶Figure 1. Sodium alginate-acrylamide hydrogel图1. 海藻酸钠–丙烯酰胺水凝胶3. 结果与讨论3.1. 红外光谱分析如图2所示，黑色曲线是纯海藻酸钠红外光谱图，红色曲线是双网络水凝胶样品的红外光谱图，通过红外谱图的对比可以看出，海藻酸钠–丙烯酰胺–氯化钙水凝胶红外谱图中出现了海藻酸钠的特征吸收峰，同时在3300 cm−1~3500 cm−1和1720 cm−1附近的波峰明显增强，表示体系中含有大量的−OH，−NH和C = O 基团，由此可以推断体系形成了丙烯酰胺与海藻酸钙的双网络结构，得到了双网络水凝胶。
桂由刚 等Figure 2. Infrared spectrum of pure sodium alginate and sodium alginate-acrylamide-calcium chloride hydrogel图2. 纯海藻酸钠与海藻酸钠–丙烯酰胺–氯化钙水凝胶的红外光谱图3.2. 海藻酸钠–丙烯酰胺水凝胶体系力学性能的影响因素通过图3(a)曲线观察发现，当海藻酸钠浓度大于4%且继续增大时，水凝胶的断裂强度呈上升趋势。
由图3(b)水凝胶断裂强度曲线得知，随着丙烯酰胺用量的增大，水凝胶的断裂强度增加明显，但当到达一定量时，断裂强度趋于稳定。
从图3(c)中可以发现海藻酸钠–丙烯酰胺水凝胶断裂强度受引发剂用量影响，但影响程度较小。
通过图3(d)可以发现，当增加光引发时间时，海藻酸钠–丙烯酰胺水凝胶断裂强度迅速增加，表明海藻酸钠与丙烯酰胺随光引发时间交联程度逐渐增大，同时，通过观察实验过程中溶液流动性的变化，可以看出，随时间推移，溶液的流动性逐渐降低，水凝胶逐渐成型，也表明两者之间交联程度在不断增大。