医用高分子水凝胶的设计与合成 PPT
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医用高分子水凝胶的设计与合成
共聚物水凝胶
医用高分子水凝胶由于直接与生物系统相作用，除需 具备一般理化性能要求外，还需满足下述一些特殊性 能要求:
①水凝胶本身无毒，不致癌、不致崎，不引起人体细 胞的突变和不良组织反应; ②具有良好的生物或组织相容性，不引起中毒、溶血、 凝血、发热和过敏等现象; ③具有与人体天然组织相适应的力学性能; ④针对不同的使用目的而具有特定的功能。
图4 BPO 1‰不同交联剂的吸水速率和重复吸水速率
1-1为未加交联剂吸水速率 1-2为未加交联剂重复吸水速率 2-1为交联剂0.1‰吸水速率 2-2为交联剂0.1‰重复吸水速率 3-1为交联剂0.3‰重复吸水速率 3-2为交联剂0.3‰吸水速率 4-1为交联剂0.5‰重复吸水速率 4-2为交联剂0.5‰吸水速率 5-1为交联剂1‰吸水速率 5-2为交联剂1‰重复吸水速率
目录
1
研究背景及意义
2
水凝胶的制备
3
水凝胶的性能测试
4
总结以及进一步工作设想
第一部分 研究背景及意义
背景介绍
水凝胶是具有三维网络结构的交联聚合物,它能 够在水中溶胀至平衡并保持大量水分, 而又不溶 解于水。水凝胶是一种重要的功能高分子材料, 是当前材料科学的研究热点之一。
水凝胶的应用
➢ 创伤敷料 ➢ 药物载体 ➢ 角膜接触眼镜 ➢ 形状记忆材料 ➢ 组织工程支架材料 ➢ 保水抗旱
电解质：阴离子起主要作用 SO42-,Cl-加速凝胶， 电解质：阴离子起主要作用 SO42-,Cl-加速凝胶，I-,SCN- 阻滞胶凝.
由于高分子水凝胶具有缓慢释放及毒性小的特点， 使其在医药和医疗方面也极具应用价值： 温敏原因：聚合物亲水亲油平衡值－聚合物链结构存在亲水和疏水的平衡
I-,SCN- 阻滞胶凝. ③具有与人体天然组织相适应的力学性能;
医用高分子水凝胶由于直接与生物系统相作用，除需 具备一般理化性能要求外，还需满足下述一些特殊性 能要求:
①水凝胶本身无毒，不致癌、不致崎，不引起人体细 胞的突变和不良组织反应; ②具有良好的生物或组织相容性，不引起中毒、溶血、 凝血、发热和过敏等现象; ③具有与人体天然组织相适应的力学性能; ④针对不同的使用目的而具有特定的功能。
图4 BPO 1‰不同交联剂的吸水速率和重复吸水速率
1-1为未加交联剂吸水速率 1-2为未加交联剂重复吸水速率 2-1为交联剂0.1‰吸水速率 2-2为交联剂0.1‰重复吸水速率 3-1为交联剂0.3‰重复吸水速率 3-2为交联剂0.3‰吸水速率 4-1为交联剂0.5‰重复吸水速率 4-2为交联剂0.5‰吸水速率 5-1为交联剂1‰吸水速率 5-2为交联剂1‰重复吸水速率
目录
1
研究背景及意义
2
水凝胶的制备
3
水凝胶的性能测试
4
总结以及进一步工作设想
第一部分 研究背景及意义
背景介绍
水凝胶是具有三维网络结构的交联聚合物,它能 够在水中溶胀至平衡并保持大量水分, 而又不溶 解于水。水凝胶是一种重要的功能高分子材料, 是当前材料科学的研究热点之一。
水凝胶的应用
➢ 创伤敷料 ➢ 药物载体 ➢ 角膜接触眼镜 ➢ 形状记忆材料 ➢ 组织工程支架材料 ➢ 保水抗旱
电解质：阴离子起主要作用 SO42-,Cl-加速凝胶， 电解质：阴离子起主要作用 SO42-,Cl-加速凝胶，I-,SCN- 阻滞胶凝.
由于高分子水凝胶具有缓慢释放及毒性小的特点， 使其在医药和医疗方面也极具应用价值： 温敏原因：聚合物亲水亲油平衡值－聚合物链结构存在亲水和疏水的平衡
I-,SCN- 阻滞胶凝. ③具有与人体天然组织相适应的力学性能;
水凝胶的制备 PPT
10.0g 10.0g
80.0g 100.0g 10.0ml 1000g
主药 水凝胶基质
透皮吸收促进剂 保湿剂 防腐剂
14
膜剂（Films）
戚建平 复旦大学药剂学教研室
15
膜剂与涂膜剂
• 膜剂概述 • 成膜材料 • 处方组成 • 制备工艺 • 涂膜剂
16
膜剂概述
• 膜剂（films）
– 系指药物溶解或均匀分散于成膜材料中加工成 的薄膜制剂
大家好
1
凝胶剂
2
凝胶剂
• 概述 • 水凝胶剂基质 • 水凝胶剂制备
3
概述
• 凝胶剂（Gels）
– 指药物与能形成凝胶剂的辅料制成的均一、混悬或乳 剂型的胶状稠厚液体或半固体制剂
• 分类
– 按作用部位
• 全身用 • 局部用
– 按分散系统
• 单相
– 水性 – 油性
• 双相
4
概述
• 水性凝胶剂的基质：西黄芪胶、明胶、淀 粉、纤维素衍生物、聚羧乙烯（Carbomer） 和海藻酸钠等加水、甘油或丙二醇等制成；
• 油性凝胶剂的基质：由液状石蜡与聚氧乙 烯或脂肪油与胶体硅或铝皂、锌皂构成。
5
水凝胶（Hydrogel）基质
• 常用的有卡波姆、海藻酸钠和纤维素衍生 物等。
• 大多在水中溶胀成水凝胶而不溶解。 • 具有易涂展、洗除，无油腻感，能吸收组
织渗出液，不妨碍皮肤正常功能，稠度小 而利于释药等特点。 • 缺点：润滑作用差，易失水和霉变，常需 添加保湿剂和防腐剂。
23
制备工艺
• 匀浆制膜法 (PVA)
大量生产 流延法 涂膜法
成膜材料浆液 → 加入药物、 着色剂等 → 脱泡 → 涂膜 → 干燥 → 脱膜 → 含量测 定 → 包装
聚乙烯醇PVA水凝胶的制备及应用ppt课件
化学试剂交联 11
优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度有 一定提高。
缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
化学试剂交联
12
影响因素： PVA聚合度、醇解度等分子结构参数 反应温度、反应时间等合成工艺参数 交联剂用量、疏水单体用量等化学组成
化学试剂交联
13
所需设备仪器（大概）： 电子天平 恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） 真空烘箱 相关容器等
辐射14交联
辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及紫外线 等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物理交联法制成的 PVA 水凝胶。
物理交联法
5
冻结—部分脱水法：是将PVA 水溶液冷冻后置于真 空下脱去10%～20%的水，所得到的水凝胶的结构与 性能类似于反复冻结法。
物理交联法
特点：分子链间通过氢键和微晶区6形成三维网络，即物理交联点，这些
交联点随温度等外界条件的变化而变化。故物理交联过程是可逆的。
优点：不使用有毒性的有机交联剂，保持了良好的生物相容性，属于可 逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被 溶解，方法简单。经反复解冻，水凝胶具有高强度高弹性，含水率高。
缺点：力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常 常造成某些优异性能的损失。γ射线（钴源产生）辐射水凝胶 材料具有操作不方便、辐射剂量不精确、交联程度不易控制等 问题。
辐射交联
16
影响因素：
• O2 • 添加剂 • 辐射类型 • 聚合物的结晶度 • 溶剂 • 温度等
高分子水凝胶简介PPT课件
水凝胶的简介
目录 水凝胶的定义 水凝胶的基本性质 水凝胶的分类 水凝胶的制备 水凝胶的应用 研究前景
定义
水凝胶是一种能够在水中溶胀并保持一定 水分而又不溶于水的具有三维网络结构的 新型功能高分子材料，兼有固体和液体的
性质
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
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
药物传输体系
当水凝胶被移植或注射到生物体后 ， 水凝胶能够维持或向体液控制释放包埋 在水凝胶中的药物 ，一般说来 ，有两 种类型的控制释放 ，一种是像凝胶涂 敷物一样释放小分子 ，另一种情况是 含有药物的聚合物基材逐渐分解 ，在 这种情况下 ，药物扩散进入周围环境 ， 由材料的生物降解速率控制。
补齿材料
水凝胶的溶胀收缩行为通常用凝胶溶胀前后的质量 百分比表示 ,对于膜的溶胀也常用膜面积的变化表示。
力学性能
水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能 ，而且应具有理想 的力学强度 ,以满足实际的需要。
大多数水凝胶在溶胀状态下呈橡胶态 ，当水凝胶处于橡 胶态时 ,它的力学行为主要依赖于聚合物网络结构 ，在 足够低的温度下 ，这些凝胶失去橡胶弹性而表现为粘弹 性。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
目录 水凝胶的定义 水凝胶的基本性质 水凝胶的分类 水凝胶的制备 水凝胶的应用 研究前景
定义
水凝胶是一种能够在水中溶胀并保持一定 水分而又不溶于水的具有三维网络结构的 新型功能高分子材料，兼有固体和液体的
性质
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
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
药物传输体系
当水凝胶被移植或注射到生物体后 ， 水凝胶能够维持或向体液控制释放包埋 在水凝胶中的药物 ，一般说来 ，有两 种类型的控制释放 ，一种是像凝胶涂 敷物一样释放小分子 ，另一种情况是 含有药物的聚合物基材逐渐分解 ，在 这种情况下 ，药物扩散进入周围环境 ， 由材料的生物降解速率控制。
补齿材料
水凝胶的溶胀收缩行为通常用凝胶溶胀前后的质量 百分比表示 ,对于膜的溶胀也常用膜面积的变化表示。
力学性能
水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能 ，而且应具有理想 的力学强度 ,以满足实际的需要。
大多数水凝胶在溶胀状态下呈橡胶态 ，当水凝胶处于橡 胶态时 ,它的力学行为主要依赖于聚合物网络结构 ，在 足够低的温度下 ，这些凝胶失去橡胶弹性而表现为粘弹 性。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用 ppt课件
二甲基亚砜(DMSO)和水 组成的混合溶剂中, 在低 温条件下冷却该溶液, 经 过一段时间后, 由于PVA 分子的结晶而形成凝胶。 然后用水完全取代凝胶 中的DMSO , 可得到具有 高伸张强度、高含水且 透明的PVA 水凝胶。
ppt课件
7
物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ②PVA浓度
④解冻条件
膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重p．pt课件
10
化学试剂交联
• 优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度 有一定提高。
• 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制 备及应用
ppt课件
1
PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶 性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物 相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
辐射交联
• 辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及 紫外线等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物 理交联法制成的PVA 水凝胶。
ppt课件
14
辐射交联
• 优点：辐射交联采用的高能射线能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。
ppt课件
7
物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ②PVA浓度
④解冻条件
膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重p．pt课件
10
化学试剂交联
• 优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度 有一定提高。
• 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制 备及应用
ppt课件
1
PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶 性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物 相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
辐射交联
• 辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及 紫外线等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物 理交联法制成的PVA 水凝胶。
ppt课件
14
辐射交联
• 优点：辐射交联采用的高能射线能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。
聚乙烯醇PVA水凝胶的制备及应用ppt课件
2
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶性 高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水为 介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持一 定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物相 容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
③冷冻条件
有研究表明：PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶 的浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可 达2.27MPa。但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分 子量较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%～ 15%之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面 间相平衡，-20℃是常用的冷冻温度。
物理交联法
9
所需设备仪器（大概）： •电子天平 •恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） •恒温磁力搅拌器 •相关模具 •冷冻存储箱or冰箱 •相关容器等
化学交联法
10
化学试剂交联：是采用化学交联剂使得PVA 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PVA 通过配位络合形成凝胶的 重金属盐等等。
辐射交联
优点：辐射交联采用的高能射线15 能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。
二甲基亚砜(DMSO)和水 组成的混合溶剂中, 在低 温条件下冷却该溶液, 经 过一段时间后, 由于PVA 分子的结晶而形成凝胶。 然后用水完全取代凝胶 中的DMSO , 可得到具有 高伸张强度、高含水且 透明的PVA 水凝胶。
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶性 高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水为 介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持一 定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物相 容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
③冷冻条件
有研究表明：PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶 的浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可 达2.27MPa。但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分 子量较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%～ 15%之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面 间相平衡，-20℃是常用的冷冻温度。
物理交联法
9
所需设备仪器（大概）： •电子天平 •恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） •恒温磁力搅拌器 •相关模具 •冷冻存储箱or冰箱 •相关容器等
化学交联法
10
化学试剂交联：是采用化学交联剂使得PVA 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PVA 通过配位络合形成凝胶的 重金属盐等等。
辐射交联
优点：辐射交联采用的高能射线15 能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。
二甲基亚砜(DMSO)和水 组成的混合溶剂中, 在低 温条件下冷却该溶液, 经 过一段时间后, 由于PVA 分子的结晶而形成凝胶。 然后用水完全取代凝胶 中的DMSO , 可得到具有 高伸张强度、高含水且 透明的PVA 水凝胶。
水凝胶的制备PPT课件
第15页/共24页
膜剂概述
• 特点 • 优点 • 工艺简单，生产中没有粉末飞扬； • 成膜材料较其他剂型用量小； • 含量准确； • 稳定性好； • 吸收快； • 体积小、质量轻，应用、携带及运输方便。 • 缺点 • 载药量小，只适合于小剂量的药物，而且其重量差异不易控制，收率不高。
第16页/共24页
第6页/共24页
水凝胶基质
• 卡波姆
三乙醇胺或 NaOH中和
1％水分散液 pH3.11， 粘度较低
逐渐溶解，粘度↑ 低浓度：澄明溶液 高浓度：半透明凝胶
pH6~11,粘度和稠度最大
中和1g卡波姆约需1.35g三乙醇胺或400mgNaOH
第7页/共24页
水凝胶基质
• 卡波姆 • 本品制成的基质无油腻感，使用润滑舒适，特别适宜于治疗脂溢性皮肤病。 • 配伍禁忌：盐类电解质、碱土金属离子以及阳离子聚合物、强酸等
第8页/共24页
水凝胶基质
• 卡波姆基质处方
第9页/共24页
水凝胶基质
• 纤维素衍生物 • 水中溶胀或溶解为胶性物 • 调节适宜的稠度可形成水溶性软膏基质 • 常用的品种有甲基纤维素（MC）和羧甲基纤维素钠(CMC-Na) • 两者常用的浓度为2％－6％
第10页/共24页
水凝胶的制备
• 一般制法
戚建平 复旦大学药剂学教研室
第13页/共24页
膜剂与涂膜剂
• 膜剂概述 • 成膜材料 • 处方组成 • 制备工艺 • 涂膜剂
第14页/共24页
膜剂概述
• 膜剂（films） • 系指药物溶解或均匀分散于成膜材料中加工成的薄膜制剂 • 膜剂可供口服 、口含、舌下给药，也可用于眼结膜囊内或阴、多层膜（复合）与夹心膜等。 • 厚度一般为0.1~0.2μm，面积为1cm2的可供口服，0.5cm2的供眼用。
膜剂概述
• 特点 • 优点 • 工艺简单，生产中没有粉末飞扬； • 成膜材料较其他剂型用量小； • 含量准确； • 稳定性好； • 吸收快； • 体积小、质量轻，应用、携带及运输方便。 • 缺点 • 载药量小，只适合于小剂量的药物，而且其重量差异不易控制，收率不高。
第16页/共24页
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水凝胶基质
• 卡波姆
三乙醇胺或 NaOH中和
1％水分散液 pH3.11， 粘度较低
逐渐溶解，粘度↑ 低浓度：澄明溶液 高浓度：半透明凝胶
pH6~11,粘度和稠度最大
中和1g卡波姆约需1.35g三乙醇胺或400mgNaOH
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水凝胶基质
• 卡波姆 • 本品制成的基质无油腻感，使用润滑舒适，特别适宜于治疗脂溢性皮肤病。 • 配伍禁忌：盐类电解质、碱土金属离子以及阳离子聚合物、强酸等
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水凝胶基质
• 卡波姆基质处方
第9页/共24页
水凝胶基质
• 纤维素衍生物 • 水中溶胀或溶解为胶性物 • 调节适宜的稠度可形成水溶性软膏基质 • 常用的品种有甲基纤维素（MC）和羧甲基纤维素钠(CMC-Na) • 两者常用的浓度为2％－6％
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水凝胶的制备
• 一般制法
戚建平 复旦大学药剂学教研室
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膜剂与涂膜剂
• 膜剂概述 • 成膜材料 • 处方组成 • 制备工艺 • 涂膜剂
第14页/共24页
膜剂概述
• 膜剂（films） • 系指药物溶解或均匀分散于成膜材料中加工成的薄膜制剂 • 膜剂可供口服 、口含、舌下给药，也可用于眼结膜囊内或阴、多层膜（复合）与夹心膜等。 • 厚度一般为0.1~0.2μm，面积为1cm2的可供口服，0.5cm2的供眼用。
水凝胶在药用高分子材料中的应用PPT
一、口服定时释药系统 按制备技术不同，可分为 （一）渗透泵定时释药系统 （二）包衣脉冲系统 1、膜包衣技术 2、压制包衣技术 （三）柱塞型定时释药胶囊 二、口服定位释药系统
胃定位释药系统 口服小肠释药系统 口服结肠定位释药系统
又称靶向给药系统（targeting grug system,TDS）指载体 将药物通过局部给药或全身血液循环而选择性的浓集定 位于靶组织、靶器官、靶细胞或细胞内结构的给药系统
三 粘附性
在现代新型的药物制剂中为了通过粘附作用达到长效、缓释 和靶向给药的而目的额，往往使用聚合水凝胶，以达到在生 物体上粘附的母的。
1 生物粘附 指的是在两个生物体表面之间形成任何结合，或一个生物的
表面与另一外一个外来天然或材料便面黏结的总称在药剂学 中生物黏附一般是用来描述聚合物（包括合成的以及天然的） 与软组织（如胃肠道的膜、口腔、皮肤）之间的黏附作用。
２ PH敏感水凝胶 PH对溶胀度的影响比较复杂，要视具体 合物而论，如蛋白类高分子凝胶，介质的PH在等电点附近时 溶胀度最小。 PH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与收缩随着环 境PH的变化而变化。
3 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，其影响作用与影响凝胶作用的顺序相反，离子型 水凝胶溶胀度不仅取决于化学组成，也取决于周围介质PH的 改变.一般来说，当离子化基团的PK a值比外界环境PH低的时 候，阴离子型水凝胶的去质子化作用和溶胀作用更强。
缓释制剂：指用药后能在较长时间内持续释放药物以达 到长效作用的制剂
控释制剂：指药物能在预定的时间内自动以预定速度释 放，使血药浓度长时间恒定维持在有效浓度范围的制 一 溶出原理
由于药物的释放受溶出的限制，溶出速度慢的药物显示 缓释的性质，根据溶出速度公式，减小药物的溶解度， 增大粒径，可降低药物的溶出速度，达到长效作用。
水凝胶的合成及应用ppt课件
University of Science and Technology of 2C3hina
24
冷却至 50℃
2.5mlAA
搅拌均匀
PVA/CS/AA 溶液
冷却至室温， 通N2，超声 30min
均匀溶液移到培养 皿
在N2中，紫 外光下交联
60℃下，
真空干燥24h
PVA/CS水凝胶薄膜
15ml 30mM C6H12O6和 50mM NaOH
PVA/CS水凝胶薄膜
15ml 30mMAgNO3 黑暗中浸泡6小时 后，洗涤
2. Ozay, H., Sahin, O., Koc, O. K., & Ozay, O. (2016). The preparation and applications of novel phosphazene crosslinked thermo and pH responsive hydrogels. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 43, 28-35. doi: 10.1016/j.jiec.2016.07.043
17
2. 药物缓释水凝胶
靶向定位——千军万马夺上将首级 水水凝胶3D打印
美剧《西部世界》片头
19
3. 水凝胶3D打印
水凝胶3D打印示意
20
4. 水凝胶隐形眼镜
加拿大多伦多大学研究人员开发出 一种新型水凝胶生物材料，有助于保 持细胞活性，也能使它们更好地结合 成组织。试验显示，运用这一材料能 在一定程度上改善视力，甚至逆转失 明。
6
三、主要合成思路
31
物理交联
32
化学交联
7
1. 物理交联
24
冷却至 50℃
2.5mlAA
搅拌均匀
PVA/CS/AA 溶液
冷却至室温， 通N2，超声 30min
均匀溶液移到培养 皿
在N2中，紫 外光下交联
60℃下，
真空干燥24h
PVA/CS水凝胶薄膜
15ml 30mM C6H12O6和 50mM NaOH
PVA/CS水凝胶薄膜
15ml 30mMAgNO3 黑暗中浸泡6小时 后，洗涤
2. Ozay, H., Sahin, O., Koc, O. K., & Ozay, O. (2016). The preparation and applications of novel phosphazene crosslinked thermo and pH responsive hydrogels. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 43, 28-35. doi: 10.1016/j.jiec.2016.07.043
17
2. 药物缓释水凝胶
靶向定位——千军万马夺上将首级 水水凝胶3D打印
美剧《西部世界》片头
19
3. 水凝胶3D打印
水凝胶3D打印示意
20
4. 水凝胶隐形眼镜
加拿大多伦多大学研究人员开发出 一种新型水凝胶生物材料，有助于保 持细胞活性，也能使它们更好地结合 成组织。试验显示，运用这一材料能 在一定程度上改善视力，甚至逆转失 明。
6
三、主要合成思路
31
物理交联
32
化学交联
7
1. 物理交联
药用高分子材料药用合成高分子【共68张PPT】
• 利用氢键结合也可实现卡波沫的溶胀与凝胶化作用， 其机理是引入一个羟基给予体。
3.乳化及稳定作用 一方面由于其分子中存在亲水、硫水部分，因而具有乳化作 用;另一方面它可在较大范围内调节两相粘度，大部分型号均可采用， 这是卡波沫运用于乳剂系统的最大伏点。
4.稳定性
固态卡波沫较稳定
宜中和后使用，中和后的聚合物凝胶在正常的条件下不会水解、氧 化
4.缓控释材料
①卡波沫的缓释、控释作用在于其溶胀与形成凝胶的性质。
②本品可与碱性药物生成盐并形成可溶性凝胶发挥缓释、控释作用，特别 适合与制备缓释液体制剂，如滴眼剂、滴鼻剂等，同时还可发挥掩味作 用。
5.黏膜黏附材料
近年来常利用卡波沫制备粘膜粘附片剂以达到缓释效果，聚合物 大分子链可以与粘膜糖蛋白大分子相互缠绕而维持常长时间粘附 作用，与一些水溶性纤维素衍生物配伍使用有更好的效果。
• 4.溶解性
• 丙烯酸树脂易溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和氯仿等极性有机溶剂， 但在水中的溶解性质则取决于树脂结构中的侧链基团和水溶液pH。
• 肠溶性树脂分子中的羧基比例越大，则需在pH更高的溶液中溶 解
• 胃崩型树脂和渗透性树脂中的酯基和季胺基在酸性和碱性环境中均不解 离，故不发生溶解。胃溶型树脂在胃酸环境溶解取决于其叔胺碱性基团 。
的；
② 基质、增稠剂、增黏剂－软膏、乳膏外用药剂或化妆品
③ 现代制剂应用 控释制剂: PAA-壳聚糖离子复合物－肽及蛋白质
PAA－聚乙烯醇、聚乙二醇可逆络合物
口服和黏膜制剂： PAA－聚乙烯醇 PAA－羟丙甲纤维素
巴布膏剂压敏胶： PAA－聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇
（二）、交联聚丙烯酸钠
（1）制备
• 5.渗透性
虽然含季胺基团的渗透型树脂在水中不溶，但季胺盐基具有很强 的亲水性，使其具有一定的水渗透溶胀性质。季胺基团比例越
3.乳化及稳定作用 一方面由于其分子中存在亲水、硫水部分，因而具有乳化作 用;另一方面它可在较大范围内调节两相粘度，大部分型号均可采用， 这是卡波沫运用于乳剂系统的最大伏点。
4.稳定性
固态卡波沫较稳定
宜中和后使用，中和后的聚合物凝胶在正常的条件下不会水解、氧 化
4.缓控释材料
①卡波沫的缓释、控释作用在于其溶胀与形成凝胶的性质。
②本品可与碱性药物生成盐并形成可溶性凝胶发挥缓释、控释作用，特别 适合与制备缓释液体制剂，如滴眼剂、滴鼻剂等，同时还可发挥掩味作 用。
5.黏膜黏附材料
近年来常利用卡波沫制备粘膜粘附片剂以达到缓释效果，聚合物 大分子链可以与粘膜糖蛋白大分子相互缠绕而维持常长时间粘附 作用，与一些水溶性纤维素衍生物配伍使用有更好的效果。
• 4.溶解性
• 丙烯酸树脂易溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和氯仿等极性有机溶剂， 但在水中的溶解性质则取决于树脂结构中的侧链基团和水溶液pH。
• 肠溶性树脂分子中的羧基比例越大，则需在pH更高的溶液中溶 解
• 胃崩型树脂和渗透性树脂中的酯基和季胺基在酸性和碱性环境中均不解 离，故不发生溶解。胃溶型树脂在胃酸环境溶解取决于其叔胺碱性基团 。
的；
② 基质、增稠剂、增黏剂－软膏、乳膏外用药剂或化妆品
③ 现代制剂应用 控释制剂: PAA-壳聚糖离子复合物－肽及蛋白质
PAA－聚乙烯醇、聚乙二醇可逆络合物
口服和黏膜制剂： PAA－聚乙烯醇 PAA－羟丙甲纤维素
巴布膏剂压敏胶： PAA－聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇
（二）、交联聚丙烯酸钠
（1）制备
• 5.渗透性
虽然含季胺基团的渗透型树脂在水中不溶，但季胺盐基具有很强 的亲水性，使其具有一定的水渗透溶胀性质。季胺基团比例越
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用ppt课件
8
物理交联法
所需设备仪器（大概）： •电子天平 •恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） •恒温磁力搅拌器 •相关模具 •冷冻存储箱or冰箱 •相关容器等
9
化学交联法
• 化学试剂交联：是采用化学交联剂使得PVA 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PVA 通过配位 络合形成凝胶的重金属盐等等。
2
PVA水凝胶的制备方法
物理交联法
反复冷冻法 冻结—部分脱水法
化学交联法
化学试剂交联 辐射交联
3
物理交联法
• 反复冷冻法：按配比称取PVA, 量取去离子水, 把PVA
在搅拌条件下, 置85~ 90 ℃（可 静置保温30min，以除去 溶液中的气泡），放入- 20 ℃ （可根据不同情况进行调节） 的冰箱里, 冷冻24 h （可根据不同情况进行调节）, 在室温 下解冻1 h （可根据不同情况进行调节）, 称为一次冷冻、 融溶循环。用这种方法分别制备不同浓度、相同循环次数和 相同浓度、不同循环次数的PVA 水凝胶。
③冷冻条件
有研究表明：PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶的 浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可达 2.27MPa。但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分子量 较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%～15% 之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面间相 平衡，-20℃是常用的冷冻温度。
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制 备及应用
1
PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶 性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物 相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
物理交联法
所需设备仪器（大概）： •电子天平 •恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） •恒温磁力搅拌器 •相关模具 •冷冻存储箱or冰箱 •相关容器等
9
化学交联法
• 化学试剂交联：是采用化学交联剂使得PVA 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PVA 通过配位 络合形成凝胶的重金属盐等等。
2
PVA水凝胶的制备方法
物理交联法
反复冷冻法 冻结—部分脱水法
化学交联法
化学试剂交联 辐射交联
3
物理交联法
• 反复冷冻法：按配比称取PVA, 量取去离子水, 把PVA
在搅拌条件下, 置85~ 90 ℃（可 静置保温30min，以除去 溶液中的气泡），放入- 20 ℃ （可根据不同情况进行调节） 的冰箱里, 冷冻24 h （可根据不同情况进行调节）, 在室温 下解冻1 h （可根据不同情况进行调节）, 称为一次冷冻、 融溶循环。用这种方法分别制备不同浓度、相同循环次数和 相同浓度、不同循环次数的PVA 水凝胶。
③冷冻条件
有研究表明：PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶的 浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可达 2.27MPa。但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分子量 较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%～15% 之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面间相 平衡，-20℃是常用的冷冻温度。
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制 备及应用
1
PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶 性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能 良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物 相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
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分离出来的现象.是链段间相互作用继续进行的结果. 透过性：分子从凝胶孔隙扩散通过的现象. 影响因素： 溶剂性质：含水的孔道利于水溶性物质通过. 溶剂含量：溶剂含量高凝胶溶胀度大，孔径大，利于分子
通过. 凝胶电荷：对粒子扩散与透过有选择性.
凝胶与功能水凝胶
2 功能水凝胶 定义：对温度或环境因素的变化刺激有明确或显著应答的凝胶 分类：温敏水凝胶、pH敏水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶、
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
为了合成所需的水凝胶，具有良好生物相容性的一 些亲水性聚合物及其与内酯、己内酯的嵌段共聚物、 聚乳酸及其共聚物、羟乙基甲基丙烯酸酯均聚物 (PHEMA)以及键合有合成高分子支链的天然多糖接枝 共聚物等现已被广泛地用于医用水凝胶基质的构建。
不同的交联方法包括通过自由基共聚反应、结构互 补基团间化学反应进行的化学交联法以及由带相反电 荷离子间相互作用、两亲性嵌段共聚物或接枝物疏水 缔合、结晶和氢键作用引致的物理交联法则被广泛地 用于医用水凝胶的设计与合成。
(2) 凝胶形成因素 浓度：成胶需要最小浓度，增加浓度加速凝胶. 温度：温度低有利于凝胶化. 电解质：阴离子起主要作用 SO42-,Cl-加速凝胶，
I-,SCN- 阻滞胶凝.
(3) 凝胶性质 触变性：凝胶与溶胶相互转化的过程外力－流体－
外力停止－半固体
溶胀性：凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象. 第一阶段：溶剂分子钻入凝胶中形成溶剂化层. 第二阶段：液体分子继续渗透，凝胶体积大大增加. 脱水收缩：溶胀的凝胶于低蒸汽压液体缓慢自动从凝胶中
形状记忆水凝胶 温敏水凝胶：在水或水溶液中凝胶的溶胀与收缩强烈依赖温度，
凝胶体积在某一温区有突变－低临界溶液温度 温敏原因：聚合物亲水亲油平衡值－聚合物链结构存在亲水和
疏水的平衡 聚N－烷基系列凝胶低温溶胀（结合水含量低，游离水含量高） 高温收缩－N孤对电子与水分子形成的氢键高温断裂 聚N－异丙基丙烯酰胺37℃突然收缩－全部为结合水无游离水
共聚物水凝胶
医用高分子水凝胶由于直接与生物系统相作用，除需 具备一般理化性能要求外，还需满足下述一些特殊性 能要求:
①水凝胶本身无毒，不致癌、不致崎，不引起人体细 胞的突变和不良组织反应; ②具有良好的生物或组织相容性，不引起中毒、溶血、 凝血、发热和过敏等现象; ③具有与人体天然组织相适应的力学性能; ④针对不同的使用目的而具有特定的功能。
目录
1
研究背景及意义
2
水凝胶的制备
3
水凝胶的性能测试
4
总结以及进一步工作设想
第一部分 研究背景及意义
背景介绍
水凝胶是具有三维网络结构的交联聚合物,它能 够在水中溶胀至平衡并保持大量水分, 而又不溶 解于水。水凝胶是一种重要的功能高分子材料, 是当前材料科学的研究热点之一。
水凝胶的应用
➢ 创伤敷料 ➢ 药物载体 ➢ 角膜接触眼镜 ➢ 形状记忆材料 ➢ 组织工程支架材料 ➢ 保水抗旱
研究意义
由于高分子水凝胶具有缓慢释放及毒性小 的特点， 使其在医药和医疗方面也极具应 用价值： 软接触眼镜就是高医用敷料的 研究意义重大。
溶胀度：一定温度下，单位质量或体积的凝胶所能吸收液体 的极限量
pH敏水凝胶：聚合物的溶胀与收缩随弧环境的pH、离子强 度 变化而变化
阴离子水凝胶平衡溶胀度随pH增大而增大，阳离子型则随 pH增大而降低
温敏及pH双重敏感凝胶 将pH敏单体和温敏单体通过接枝和嵌段共聚或用互穿网络技
术合成的互穿网络水凝胶 N,N－二异丙基丙烯酰胺、 N,N-二甲基丙烯酰胺、油酸三元
化学交联的设计与合成
1.自由甚共聚反应交联
自由基共聚反应交联是迄今用于医用高分子水凝胶 设计和制备的最常用方法。
依赖于所需的合成原料化学结构与性能特点，两种 主要的途径被广泛采用:
一、通过一种或多种低分子量烯类单体在交联剂存 在下直接进行交联共聚反应;
二、先使原本不具聚合反应活性的一些水溶性聚合 物转变为含可聚合反应基团的衍生物、再进行交联共 聚反应。
其主要特点是可根据需要将不同敏感或功能特性基 团引人到聚合物水凝胶骨架中，同时可方便地调控官 能团的密度及水凝胶的交联程度。
2.结构互补基团间反应交联
一些生物相容性聚合物分子链上通常含有诸如OH、-COOH、-NH2一类的功能基团。这些基团 不仅赋予聚合物良好的水溶性，而且可与一些结 构互补的化合物发生诸如Schiff碱、加成、缩合一 类的化学反应、彼此间形成化学交联键。利用这 些特性，具有不同结构与性能特点的医用水凝胶 可被设计与合成。
物理交联的设计与合成
1.荷电相反离子间相互作用交联
作为一种基于物理交联的设计与合成策略，一些 生物相容且可生物降解的水溶性聚电解质特别是 多糖类聚电解质与一些带相反电荷无机离子或聚离 子之间的相互作用交联(图3)已被成功用于医用多 糖基水凝胶的制备。
2.两亲性嵌段或接枝共聚物缔合交联
两亲性嵌段或接枝共聚物在水中能借疏水缔合作用自组 装形成类似于胶束和层状相等有序结构。利用这些原理， 设计并制备物理交联型医用水凝胶。
3.结晶与分子间氢键作用交联
研究发现，将聚乙烯醇(PVA)水溶液进行冻融处 理可得到一种高强度高弹性的凝胶，凝胶的性质取 决于PVA的分子量、浓度、冻结时间和温度以及冻 结的循环次数，而凝胶的形成则归因于PVA分子在 低温下的结晶作用;这种结晶作用可促使PVA形成 其功能类似于物理凝胶网络交联点的微晶。
医用高分子水凝胶的设计与合成
凝胶与功能水凝胶
1 凝胶的结构和性质 定义：gel是指溶胀的三维网状结构高分子，在高聚 物间相互连接形成的网状空隙中填充了液体介质. 水凝胶：液体介质为水，由水溶性或亲水性高聚物组 成.吸水性强，保水性能强,一般压力难以排除.
（1）凝胶的分类： A 交联键性质 化学凝胶：不可逆凝胶，经单体聚合或化学交联大分子通 过共价键连接，不溶不熔，结构稳定 物理凝胶：可逆凝胶，大分子间通过氢键或范德华力相互 连接，外界条件改变，物理链破坏，凝胶重新形成链状分 子溶解在溶剂中－溶液 如 明胶、聚乙烯醇水溶液 B 凝胶含液量 冻胶：含液量90％以上，网络中溶剂不能自由流动，呈现 弹性半固体状态 干胶：含液量15％，吸收液体膨胀变为冻胶.
通过. 凝胶电荷：对粒子扩散与透过有选择性.
凝胶与功能水凝胶
2 功能水凝胶 定义：对温度或环境因素的变化刺激有明确或显著应答的凝胶 分类：温敏水凝胶、pH敏水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶、
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
为了合成所需的水凝胶，具有良好生物相容性的一 些亲水性聚合物及其与内酯、己内酯的嵌段共聚物、 聚乳酸及其共聚物、羟乙基甲基丙烯酸酯均聚物 (PHEMA)以及键合有合成高分子支链的天然多糖接枝 共聚物等现已被广泛地用于医用水凝胶基质的构建。
不同的交联方法包括通过自由基共聚反应、结构互 补基团间化学反应进行的化学交联法以及由带相反电 荷离子间相互作用、两亲性嵌段共聚物或接枝物疏水 缔合、结晶和氢键作用引致的物理交联法则被广泛地 用于医用水凝胶的设计与合成。
(2) 凝胶形成因素 浓度：成胶需要最小浓度，增加浓度加速凝胶. 温度：温度低有利于凝胶化. 电解质：阴离子起主要作用 SO42-,Cl-加速凝胶，
I-,SCN- 阻滞胶凝.
(3) 凝胶性质 触变性：凝胶与溶胶相互转化的过程外力－流体－
外力停止－半固体
溶胀性：凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象. 第一阶段：溶剂分子钻入凝胶中形成溶剂化层. 第二阶段：液体分子继续渗透，凝胶体积大大增加. 脱水收缩：溶胀的凝胶于低蒸汽压液体缓慢自动从凝胶中
形状记忆水凝胶 温敏水凝胶：在水或水溶液中凝胶的溶胀与收缩强烈依赖温度，
凝胶体积在某一温区有突变－低临界溶液温度 温敏原因：聚合物亲水亲油平衡值－聚合物链结构存在亲水和
疏水的平衡 聚N－烷基系列凝胶低温溶胀（结合水含量低，游离水含量高） 高温收缩－N孤对电子与水分子形成的氢键高温断裂 聚N－异丙基丙烯酰胺37℃突然收缩－全部为结合水无游离水
共聚物水凝胶
医用高分子水凝胶由于直接与生物系统相作用，除需 具备一般理化性能要求外，还需满足下述一些特殊性 能要求:
①水凝胶本身无毒，不致癌、不致崎，不引起人体细 胞的突变和不良组织反应; ②具有良好的生物或组织相容性，不引起中毒、溶血、 凝血、发热和过敏等现象; ③具有与人体天然组织相适应的力学性能; ④针对不同的使用目的而具有特定的功能。
目录
1
研究背景及意义
2
水凝胶的制备
3
水凝胶的性能测试
4
总结以及进一步工作设想
第一部分 研究背景及意义
背景介绍
水凝胶是具有三维网络结构的交联聚合物,它能 够在水中溶胀至平衡并保持大量水分, 而又不溶 解于水。水凝胶是一种重要的功能高分子材料, 是当前材料科学的研究热点之一。
水凝胶的应用
➢ 创伤敷料 ➢ 药物载体 ➢ 角膜接触眼镜 ➢ 形状记忆材料 ➢ 组织工程支架材料 ➢ 保水抗旱
研究意义
由于高分子水凝胶具有缓慢释放及毒性小 的特点， 使其在医药和医疗方面也极具应 用价值： 软接触眼镜就是高医用敷料的 研究意义重大。
溶胀度：一定温度下，单位质量或体积的凝胶所能吸收液体 的极限量
pH敏水凝胶：聚合物的溶胀与收缩随弧环境的pH、离子强 度 变化而变化
阴离子水凝胶平衡溶胀度随pH增大而增大，阳离子型则随 pH增大而降低
温敏及pH双重敏感凝胶 将pH敏单体和温敏单体通过接枝和嵌段共聚或用互穿网络技
术合成的互穿网络水凝胶 N,N－二异丙基丙烯酰胺、 N,N-二甲基丙烯酰胺、油酸三元
化学交联的设计与合成
1.自由甚共聚反应交联
自由基共聚反应交联是迄今用于医用高分子水凝胶 设计和制备的最常用方法。
依赖于所需的合成原料化学结构与性能特点，两种 主要的途径被广泛采用:
一、通过一种或多种低分子量烯类单体在交联剂存 在下直接进行交联共聚反应;
二、先使原本不具聚合反应活性的一些水溶性聚合 物转变为含可聚合反应基团的衍生物、再进行交联共 聚反应。
其主要特点是可根据需要将不同敏感或功能特性基 团引人到聚合物水凝胶骨架中，同时可方便地调控官 能团的密度及水凝胶的交联程度。
2.结构互补基团间反应交联
一些生物相容性聚合物分子链上通常含有诸如OH、-COOH、-NH2一类的功能基团。这些基团 不仅赋予聚合物良好的水溶性，而且可与一些结 构互补的化合物发生诸如Schiff碱、加成、缩合一 类的化学反应、彼此间形成化学交联键。利用这 些特性，具有不同结构与性能特点的医用水凝胶 可被设计与合成。
物理交联的设计与合成
1.荷电相反离子间相互作用交联
作为一种基于物理交联的设计与合成策略，一些 生物相容且可生物降解的水溶性聚电解质特别是 多糖类聚电解质与一些带相反电荷无机离子或聚离 子之间的相互作用交联(图3)已被成功用于医用多 糖基水凝胶的制备。
2.两亲性嵌段或接枝共聚物缔合交联
两亲性嵌段或接枝共聚物在水中能借疏水缔合作用自组 装形成类似于胶束和层状相等有序结构。利用这些原理， 设计并制备物理交联型医用水凝胶。
3.结晶与分子间氢键作用交联
研究发现，将聚乙烯醇(PVA)水溶液进行冻融处 理可得到一种高强度高弹性的凝胶，凝胶的性质取 决于PVA的分子量、浓度、冻结时间和温度以及冻 结的循环次数，而凝胶的形成则归因于PVA分子在 低温下的结晶作用;这种结晶作用可促使PVA形成 其功能类似于物理凝胶网络交联点的微晶。
医用高分子水凝胶的设计与合成
凝胶与功能水凝胶
1 凝胶的结构和性质 定义：gel是指溶胀的三维网状结构高分子，在高聚 物间相互连接形成的网状空隙中填充了液体介质. 水凝胶：液体介质为水，由水溶性或亲水性高聚物组 成.吸水性强，保水性能强,一般压力难以排除.
（1）凝胶的分类： A 交联键性质 化学凝胶：不可逆凝胶，经单体聚合或化学交联大分子通 过共价键连接，不溶不熔，结构稳定 物理凝胶：可逆凝胶，大分子间通过氢键或范德华力相互 连接，外界条件改变，物理链破坏，凝胶重新形成链状分 子溶解在溶剂中－溶液 如 明胶、聚乙烯醇水溶液 B 凝胶含液量 冻胶：含液量90％以上，网络中溶剂不能自由流动，呈现 弹性半固体状态 干胶：含液量15％，吸收液体膨胀变为冻胶.