水凝胶简介剖析PPT课件
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水凝胶简介 ppt课件
第一部分 水凝胶简介
水凝胶简介
提纲
Crosslinked Polymer Hydrogel Synthesis Expansion of a Hydrogel structure Swelling Forces in Hydrogels Swelling Mechanism Water in Hydrogels Hydrogels Properties Hydrogels Characterization Summary
29. Sannino A et al (2003) Biomedical application of a superabsorbent hydrogel for body water elimination in the treatment of edemas. J Biomed Mater Res A 67A(3):1016–1024
33. Omidian H, Rocca JG, Park K (2005) Advances in superporous hydrogels. J Control Release 102(1):3–12
34.Abbasi A, Eslamian M, Rousseau D (2008) Modeling of caffeine release from crosslinked water-swellable gelatin and gelatin–maltodextrin hydrogels. Drug Deliv 15(7):455–463
能够吸收含有化肥的液体抗氧化剂温度耐受抗微生物抗酸雨土壤耐受性18水凝胶材料在医药中的应用1聚天冬氨酸水凝胶可以代替聚丙烯酸水凝胶用于医药272聚天冬氨酸与聚丙烯酸水凝胶合金具有ph相应离子相应的特点因此可以在生物领域中有相关应用283羧甲基纤维素钠与羟乙基纤维素钠在二乙烯基砜作用下形成的合金可以用于水肿条件下的利尿剂294高碘酸蔗糖交联的壳聚糖可用作伤口敷料3019参考文献27changcjswift1999polyasparticacidhydrogel
水凝胶简介
提纲
Crosslinked Polymer Hydrogel Synthesis Expansion of a Hydrogel structure Swelling Forces in Hydrogels Swelling Mechanism Water in Hydrogels Hydrogels Properties Hydrogels Characterization Summary
29. Sannino A et al (2003) Biomedical application of a superabsorbent hydrogel for body water elimination in the treatment of edemas. J Biomed Mater Res A 67A(3):1016–1024
33. Omidian H, Rocca JG, Park K (2005) Advances in superporous hydrogels. J Control Release 102(1):3–12
34.Abbasi A, Eslamian M, Rousseau D (2008) Modeling of caffeine release from crosslinked water-swellable gelatin and gelatin–maltodextrin hydrogels. Drug Deliv 15(7):455–463
能够吸收含有化肥的液体抗氧化剂温度耐受抗微生物抗酸雨土壤耐受性18水凝胶材料在医药中的应用1聚天冬氨酸水凝胶可以代替聚丙烯酸水凝胶用于医药272聚天冬氨酸与聚丙烯酸水凝胶合金具有ph相应离子相应的特点因此可以在生物领域中有相关应用283羧甲基纤维素钠与羟乙基纤维素钠在二乙烯基砜作用下形成的合金可以用于水肿条件下的利尿剂294高碘酸蔗糖交联的壳聚糖可用作伤口敷料3019参考文献27changcjswift1999polyasparticacidhydrogel
水凝胶的合成及应用ppt课件
17
2. 药物缓释水凝胶
靶向定位——千军万马夺上将首级 水凝胶包覆——事了拂衣去，深藏功与名
18
3. 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。
Ag+@PVA/CS 室温下反应3小 时，洗涤，真 空干燥
PVA/CS/Ag薄膜
15
1. 水凝胶面膜
水凝胶面膜
肤若凝脂 温泉水滑洗凝脂
水凝胶面膜的优点 1.柔软，和面部契合度高 2.无刺激，生物相容性好 3.锁水，保持皮肤水嫩光滑
16
2. 药物缓释水凝胶
水凝胶药物缓释的优点 1.无毒 2.生物相容性好 3.优异的药物负载能力，化学 结构稳定 4.快速的溶胀和去溶胀速率，刺 激响应性好 5.可在人体里溶解，从而被排出
3.Ahmed Enas M, Aggor Fatma S, Awad Ahmed M, ElAref Ahmed T. An innovative method for preparation of nanometal hydroxide superabsorbent h ydrogel. Carbohydr Polym 2013;91:693–8.
6
三、主要合成思路
31
物理交联
32
化学交联
7
1. 物理交联
1
通过氢键发生交联
2
从两亲性接枝和嵌段聚合物
3
通过结晶发生交联
2. 药物缓释水凝胶
靶向定位——千军万马夺上将首级 水凝胶包覆——事了拂衣去，深藏功与名
18
3. 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。
Ag+@PVA/CS 室温下反应3小 时，洗涤，真 空干燥
PVA/CS/Ag薄膜
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1. 水凝胶面膜
水凝胶面膜
肤若凝脂 温泉水滑洗凝脂
水凝胶面膜的优点 1.柔软，和面部契合度高 2.无刺激，生物相容性好 3.锁水，保持皮肤水嫩光滑
16
2. 药物缓释水凝胶
水凝胶药物缓释的优点 1.无毒 2.生物相容性好 3.优异的药物负载能力，化学 结构稳定 4.快速的溶胀和去溶胀速率，刺 激响应性好 5.可在人体里溶解，从而被排出
3.Ahmed Enas M, Aggor Fatma S, Awad Ahmed M, ElAref Ahmed T. An innovative method for preparation of nanometal hydroxide superabsorbent h ydrogel. Carbohydr Polym 2013;91:693–8.
6
三、主要合成思路
31
物理交联
32
化学交联
7
1. 物理交联
1
通过氢键发生交联
2
从两亲性接枝和嵌段聚合物
3
通过结晶发生交联
水凝胶的研究进展 ppt课件
PPT课件
水凝胶的研究进展
报告人 ： 指导人：
1
PPT课件 2
PPT课件 3
PPT课件
什么是水凝胶？
4
PPT课件
日常生活中常见到的水凝胶
农用保水剂
5
PPT课件
抗旱保水剂
6
PPT课件
西北干旱地区使用保水剂对土地保湿
7
隐形眼镜
PPT课件
口服控释药物剂型
人造肌肉
8
尿片
PPT课件
卫生巾
9
PPT课件
22
PPT课件
（二）环境敏感性
环境敏感水凝胶
---------又称智能水凝胶，根据环境变化的 类型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几 种类型：温敏水凝胶，PH敏水凝胶，盐敏 水凝胶，光敏水凝胶，电场感应水凝胶， 形状记忆水凝胶，非离子型水凝胶溶胀性 只取决于聚合物的化学成分，而与外界环 境无关。
温（热）敏水凝胶
--------热敏的水凝胶作为原位的药物传递
23
PPT课件
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 24
29
PPT课件
聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
水凝胶的研究进展
报告人 ： 指导人：
1
PPT课件 2
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什么是水凝胶？
4
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日常生活中常见到的水凝胶
农用保水剂
5
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抗旱保水剂
6
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西北干旱地区使用保水剂对土地保湿
7
隐形眼镜
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口服控释药物剂型
人造肌肉
8
尿片
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卫生巾
9
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22
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（二）环境敏感性
环境敏感水凝胶
---------又称智能水凝胶，根据环境变化的 类型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几 种类型：温敏水凝胶，PH敏水凝胶，盐敏 水凝胶，光敏水凝胶，电场感应水凝胶， 形状记忆水凝胶，非离子型水凝胶溶胀性 只取决于聚合物的化学成分，而与外界环 境无关。
温（热）敏水凝胶
--------热敏的水凝胶作为原位的药物传递
23
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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 24
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聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
水凝胶简介剖析
Swelling Forces in Hydrogels
两类力的平衡 静电排斥+高分子与水的作用力+离子电荷的渗透 作用=弹性力
水凝胶可以分为非离子型、离子型(阳离子型、阴 离子型、两性离子型)与亲水性骨架上修饰疏水基 团型 非离子型水凝胶,如聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯 (聚环氧乙烷)，仅仅存在高分子-水相互作用 阳离子型水凝胶在低pH下更易溶胀 阴离子型水凝胶在高pH下更易溶胀 两性离子型水凝胶在等电点位置不易溶胀 对于亲水性骨架上修饰疏水基团的高分子材料，其 亲水作用与疏水作用在不同温度下作用不同，因此， 在一定温度下这类高分子材料可以形成凝胶。
water in hydrogels
水凝胶体系中四种类型的水 最外层——自由水，在温和条件下最易被除去 间隙水——不能与凝胶的网状结构相结合，但是与 分子链有物理作用 束缚水——通过水化作用直接结合在分子链表面， 是直接构成凝胶的一部分，只有在高温下才能消除 半结合水——性能介于束缚水和自由水之间 其他层级的水——作为水凝胶自身的一部分，但由 于他们远离官能团或电荷中心，结合力较弱
水凝胶的表征手段
物理结构中不带有气孔的水凝胶为两相，即高分子 固体与水；而带有气孔的水凝胶为三相：高分子固 体，水，空气 每种相结构都对水凝胶的物理性能有影响，如密度、 折射率、机械性能。气体对力学强度有负面影响， 然而，如果气孔之间彼此相连则水凝胶有利于水的 吸收。可形成超吸水性水凝胶（气体含量有30%）。
不同种类水凝胶结构
有时仅仅一种类型的水凝胶是不能满足需要的，因 此需多种水凝胶共混形成合金，例如溶胀性强的水 凝胶力学性能差，可以添加力学性能好，但溶胀性 差的高分子改性。
水凝胶简介PPT学习教案
模拟胃液( SGF，pH = 1.2) 模拟肠液( SIF，pH = 7.4)
第15页/共18页
水凝胶
光响应水凝胶 电场响应水凝胶 盐响应水凝胶 压敏水凝胶 热敏水凝胶 ……
形状记忆材料 人工肌肉 人工爬虫 细胞培养 人工关节 调光材料 人工细胞 化学机械器件
……
2021/8/25
第16页/共18页
第14页/共18页
2021/8/25
pH敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 网络孔径要明显小于 PAA 水凝胶的网络孔径。 该 共 聚 水 凝 胶具有 良好的 pH敏感 性，且少量MAPOSS 的加入能降低水凝胶在不同 pH 值条件下的溶胀比。同时，MAPOSS的 加入明 显降低 了载药 水凝胶 中的药 物在SGF中的 释放速 率，因 而可以 通过加 入一定 量的MAPOSS来降低 载药水 凝胶中 药物的 释放， 避免药 物对胃 的刺激 作用， 同时使 药物尽 可能多 地在肠 道释放 ，实现 药物的 定点可 控释放 ，避免 药物产 生的毒 副作用 。
2021/8/25
Thank you ！
参考文献：
[1]Walter Richtering and Brian R.Saunders,Gelarchitectures and theircomplexity,Soft Matters,2014,10,3695-3702 [2] Hydrogels for Tissue Engineering , Chemical Reviews, 2001, 101(7):1869-79 [3]陈国强 朱南康 李进进,医用水凝胶的研究进展，国外丝绸， 2009,3,26-28 [4]刘环宇 叶静仪 梁佩莹, 水凝胶的制备,化工时刊,2014,28,11-14 [5]江春梅 牟建新 刘利明 王婷婷 张春玲，pH 敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 的制备及药物缓释性能，高分子材料科学与工程， 2014，第 30 卷第 3 期 [6]王 袄 张黎明，医用高分子水凝胶的设计与合成 ，功能高分子学 报，2004，Vol.17,No.4
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水凝胶
光响应水凝胶 电场响应水凝胶 盐响应水凝胶 压敏水凝胶 热敏水凝胶 ……
形状记忆材料 人工肌肉 人工爬虫 细胞培养 人工关节 调光材料 人工细胞 化学机械器件
……
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2021/8/25
pH敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 网络孔径要明显小于 PAA 水凝胶的网络孔径。 该 共 聚 水 凝 胶具有 良好的 pH敏感 性，且少量MAPOSS 的加入能降低水凝胶在不同 pH 值条件下的溶胀比。同时，MAPOSS的 加入明 显降低 了载药 水凝胶 中的药 物在SGF中的 释放速 率，因 而可以 通过加 入一定 量的MAPOSS来降低 载药水 凝胶中 药物的 释放， 避免药 物对胃 的刺激 作用， 同时使 药物尽 可能多 地在肠 道释放 ，实现 药物的 定点可 控释放 ，避免 药物产 生的毒 副作用 。
2021/8/25
Thank you ！
参考文献：
[1]Walter Richtering and Brian R.Saunders,Gelarchitectures and theircomplexity,Soft Matters,2014,10,3695-3702 [2] Hydrogels for Tissue Engineering , Chemical Reviews, 2001, 101(7):1869-79 [3]陈国强 朱南康 李进进,医用水凝胶的研究进展，国外丝绸， 2009,3,26-28 [4]刘环宇 叶静仪 梁佩莹, 水凝胶的制备,化工时刊,2014,28,11-14 [5]江春梅 牟建新 刘利明 王婷婷 张春玲，pH 敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 的制备及药物缓释性能，高分子材料科学与工程， 2014，第 30 卷第 3 期 [6]王 袄 张黎明，医用高分子水凝胶的设计与合成 ，功能高分子学 报，2004，Vol.17,No.4
水凝胶PPT
医用水凝胶创伤敷料的优点： 医用水凝胶创伤敷料的优点：
• • • • • 1、不断降温、立即止痛 2、吸附渗液、阻隔细菌 3、湿性环境、加速愈合 4、生物相容、换药不粘 5、不易成痂、减少疤痕
6.药物崩解剂 6.药物崩解剂
• 以免医药片剂或者胶囊在生产和运输过程 中碎裂，因此要求有一定的强度。服用后， 又要求能够迅速崩解，被人体吸收。而在 医药片剂或者胶囊中加入适量干的PVP凝胶， 医药片剂或者胶囊中加入适量干的PVP凝胶， 则在服用后，凝胶吸收体液中的水分而膨 胀，在药剂内造成很大的压力，从而使药 剂迅速崩解，并且有生产和运输过程中不 会碎裂。
医用水凝胶材料
什么是水凝胶？
日常生活中常见到的水凝胶
农用保水剂
抗旱保水剂
西北干旱地区使用保水剂对土地保湿
隐形眼镜
口服控释药物剂型
人造肌肉
尿片
卫生巾
面膜
丰胸充填物
一、水凝胶的定义
• 水凝胶（Hydrogel）是一类具有亲水基团， 水凝胶（Hydrogel） 能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结 构的聚合物。
药物控制释放产业现状: 药物控制释放产业现状:
• 我国有6,000多家制药企业，但总体上技术 我国有6,000多家制药企业，但总体上技术
资源、资金力量都比不上西方制药企业， 其中控制释放系统的企业仅有有限几家。 • 我国企业的研发投入总体很少，无法与国 际制药相比。 • 我国的控释制剂以研发为主，产业化商品 少，市场上基本为进口药品制剂。
• • • • • 缓释技术 靶向技术 纳米技术 智能控制释放 ……
口服缓释片剂、胶囊
• 应用实例：
① Miyata等制备了抗原—抗体敏感性水 Miyata等制备了抗原— 凝胶，该凝胶的溶胀行为可响应自由兔抗 凝胶，该凝胶的溶胀行为可响应自由兔抗 原rabbit IgG浓度的变化，且该凝胶具有 IgG浓度的变化，且该凝胶具有 专一的抗原识别性，只响应兔抗原的浓度 变化，对羊抗原无响应性。 ② Halliday等以PEO、二异氰酸酯及小 Halliday等以PEO、二异氰酸酯及小 分子多元醇为原料合成了用于口腔给药的 聚氨酯水凝胶载体，在含药物成分的溶液 聚氨酯水凝胶载体，在含药物成分的溶液 中形成自粘性载药凝胶，可以直接粘附于 口腔溃疡面等患处给药。
水凝胶PPT课件
1. 水凝胶对低分子溶质具有较好的透过性，有优良的生物相容性 及较好的重现性，具有缓控释性能，很容易合成，近年来已广泛用 于各类缓控释给药系统。水凝胶主要通过发生水化作用形成起屏障 效应的凝胶控制药物的释放速度，调节不同性能的材料与药物用量 间的比例可以得到不同释药速率的制剂。水凝胶还可以用于生物粘 附制剂中，因其有较好的生物相容性，通过生物粘附作用长时间粘 附于粘膜，从而延长药物的作用时间和控制药物的释放速率。
11
2、水性软膏基质
• • • • • 软膏通用处方： 明胶 30g(10%--30%), 甘油 25g (10%--30%)， 药物 10g 水 35g
甘油明胶 （glycerogelatinum） 纤维素衍生物 MC,CMC-Na等
12
聚乙二醇类 （PEG）
•纤维素的合成衍生物。 •水溶液浓度较高时为凝胶， •呈中性，性质稳定，不易 腐败，一般不需加防腐剂。
4
二 水凝胶的性质
不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同的物 理化学性质如触变性、溶胀性、环境敏感性和 黏附性等。 （一）溶胀性（swelling） 是指凝胶吸收液体 后自身体积明显增大的现象，是弹性凝胶的重 要特性，凝胶的溶胀分为两个阶段：
第一阶段是溶剂分子钻 入凝胶中与大分子相互 作用形成溶剂化层，此 过程很快，伴有放热效 应和体积收缩现象（指 凝胶体积的增加比吸收 的液体体积小）
卡波姆（carbomer）白色疏松粉末,无毒
13
3、水凝胶在新剂型中的应用
(1)小儿健脾开胃凝胶制剂 本发明是一种小儿健脾开胃凝胶制剂及其制备 方法，它由黄芪、白术、山药、大枣、山楂、 莲子、枸杞子、陈皮、珍珠层粉、甘草等与魔 芋胶、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶中的一种基 质或一种以上材料配制成的基质制备成凝胶制 剂，产品呈半流体或固体凝胶状；本发明的产 品是深受儿童喜爱的果冻或软糖型凝胶，小儿 十分愿意服用，减少了大人劝喂的麻烦，不仅 美味可口，而且治疗作用良好，丰富了剂型品 种，针对药物的性质，选择合理可行的基质和 工艺，使制得的药物产品外观、口感良 好，对于小儿厌食有较好的治疗效果。
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2、水性软膏基质
• • • • • 软膏通用处方： 明胶 30g(10%--30%), 甘油 25g (10%--30%)， 药物 10g 水 35g
甘油明胶 （glycerogelatinum） 纤维素衍生物 MC,CMC-Na等
12
聚乙二醇类 （PEG）
•纤维素的合成衍生物。 •水溶液浓度较高时为凝胶， •呈中性，性质稳定，不易 腐败，一般不需加防腐剂。
4
二 水凝胶的性质
不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同的物 理化学性质如触变性、溶胀性、环境敏感性和 黏附性等。 （一）溶胀性（swelling） 是指凝胶吸收液体 后自身体积明显增大的现象，是弹性凝胶的重 要特性，凝胶的溶胀分为两个阶段：
第一阶段是溶剂分子钻 入凝胶中与大分子相互 作用形成溶剂化层，此 过程很快，伴有放热效 应和体积收缩现象（指 凝胶体积的增加比吸收 的液体体积小）
卡波姆（carbomer）白色疏松粉末,无毒
13
3、水凝胶在新剂型中的应用
(1)小儿健脾开胃凝胶制剂 本发明是一种小儿健脾开胃凝胶制剂及其制备 方法，它由黄芪、白术、山药、大枣、山楂、 莲子、枸杞子、陈皮、珍珠层粉、甘草等与魔 芋胶、卡拉胶、黄原胶、瓜尔豆胶中的一种基 质或一种以上材料配制成的基质制备成凝胶制 剂，产品呈半流体或固体凝胶状；本发明的产 品是深受儿童喜爱的果冻或软糖型凝胶，小儿 十分愿意服用，减少了大人劝喂的麻烦，不仅 美味可口，而且治疗作用良好，丰富了剂型品 种，针对药物的性质，选择合理可行的基质和 工艺，使制得的药物产品外观、口感良 好，对于小儿厌食有较好的治疗效果。
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
水凝胶课件
天然和合成高分子杂化水凝胶药物释放载体水凝胶的结构水凝胶一级结构二级结构三级结构亲水基团如羧基酰胺基羟基等疏水基团如烷基等轻度交联的三维网络结构呈无定形的结构名称结合方式与物质结合水以氢键的形式与亲水基团结合界面水或第二结合水以范德华力与疏水基团结合起来游离水在渗透压作用下分布于聚合物链间网络中水凝胶的特点
水凝胶的结构
一级结构 亲水基团如羧基 、酰胺基、羟基 等 疏水基团如烷基等 轻度交联的三 维网络结构 呈无定形的结构
水凝 胶
二级结构
三级结构
水凝胶中的水
名称 结合水 结合方式与物质 以氢键的形式与亲水基团结合 以范德华力与疏水基团结合起 来 在渗透压作用下分布于聚合物 链间网络中
界面水（或第二结合水）
擦、划伤伤口
褥疮伤口
优点：不粘连伤口
不破坏新生组织 能同时杀死各种细菌、 避免伤口感染。
游离水
水凝胶的特点：
1.它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著 胀之后，能够继续保持其原有结构而不被溶解； 2.良好的生物相容性、优良的物理机械性能和长期植 入的稳定性； 3.良好的水蒸气透过率和合适的气体(如O 2 和C O 2) 通过率,而且, 水凝胶不会和伤口粘连, 敷贴及取出极为方 便； 4.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。
硅水凝胶隐形眼睛
水凝胶的应用
人工玻璃体
药物释放载体
水胶体敷料
水凝胶简介
水凝胶（Hydrogel）
是由明胶、多糖、多电介 质复合物和甲基丙烯酸树 脂组成的三维立体网状吸 水性多聚体。该敷料与组 织接触时可发生反复水合 作用，把组织中的水份吸 收到敷料中，随着吸水量 的增加，敷料逐渐肿胀直 至达到平衡。
水凝胶的结构
一级结构 亲水基团如羧基 、酰胺基、羟基 等 疏水基团如烷基等 轻度交联的三 维网络结构 呈无定形的结构
水凝 胶
二级结构
三级结构
水凝胶中的水
名称 结合水 结合方式与物质 以氢键的形式与亲水基团结合 以范德华力与疏水基团结合起 来 在渗透压作用下分布于聚合物 链间网络中
界面水（或第二结合水）
擦、划伤伤口
褥疮伤口
优点：不粘连伤口
不破坏新生组织 能同时杀死各种细菌、 避免伤口感染。
游离水
水凝胶的特点：
1.它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著 胀之后，能够继续保持其原有结构而不被溶解； 2.良好的生物相容性、优良的物理机械性能和长期植 入的稳定性； 3.良好的水蒸气透过率和合适的气体(如O 2 和C O 2) 通过率,而且, 水凝胶不会和伤口粘连, 敷贴及取出极为方 便； 4.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。
硅水凝胶隐形眼睛
水凝胶的应用
人工玻璃体
药物释放载体
水胶体敷料
水凝胶简介
水凝胶（Hydrogel）
是由明胶、多糖、多电介 质复合物和甲基丙烯酸树 脂组成的三维立体网状吸 水性多聚体。该敷料与组 织接触时可发生反复水合 作用，把组织中的水份吸 收到敷料中，随着吸水量 的增加，敷料逐渐肿胀直 至达到平衡。
医用高分子水凝胶的设计与合成 ppt课件
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pp过t课件有选择性.
5
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、
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，
ppt课件
12
ppt课件
13
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。
ppt课件
14
ppt课件
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8
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。
图5 BPO 2‰不同交联剂的吸ppt水课件速率和重复吸水速率
41
图6 BPO 2‰反应时间36小时的吸水速率和重复吸水速率
ppt课件
42
引发剂用量
1‰
2‰
交联剂用量 0 0.1‰ 0.3‰ 0.5‰ 0 0.1‰ 0.3‰ 0.5‰
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。
水凝胶简介剖析PPT24页
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
水凝胶简介剖析
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
水凝胶简介剖析
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄
水凝胶的研究进展(课堂PPT)
56
6.药物崩解剂
以免医药片剂或者胶囊在生产和运输过程 中碎裂，因此要求有一定的强度。服用后， 又要求能够迅速崩解，被人体吸收。而在 医药片剂或者胶囊中加入适量干的PVP凝胶， 则在服用后，凝胶吸收体液中的水分而膨 胀，在药剂内造成很大的压力，从而使药 剂迅速崩解，并且有生产和运输过程中不 会碎裂。
29
聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
30
医用聚丙烯酰胺水凝胶
‘医用聚丙烯酰胺水凝 胶’，商品名称为 “奥美 定”，俗称“人造脂肪”， 主要用于体表各种软组织 凹陷性缺损的填充、增大 组织容量。在整形医学应 用广泛。
25
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
26
硅水凝胶隐形眼镜
水凝胶隐形眼镜镜片的 透氧性与其含水量有很 大的关系，一般来说含 水量高的水凝胶产品， 透氧性就会偏高，角膜 代谢的通透性高。不过 含水量高的镜片随着佩 戴长会容易吸收泪液的 水分，引起眼干的问题
32
组织填充材料
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。
33
水凝胶在化状品中的应用
美颈水凝胶
34
新生代的冻胶保湿修护面膜
肤维持滋润，淡化细 纹与恢复肌肤的弹性. 帮助皮肤角化细胞的 剥落，促进表皮基底 细胞层的活力，增加 细胞的代谢作用。 可 以预防皱纹的产生， 赋予肌肤活力与生气， 恢复柔嫩光滑的诱人 肌肤。
6.药物崩解剂
以免医药片剂或者胶囊在生产和运输过程 中碎裂，因此要求有一定的强度。服用后， 又要求能够迅速崩解，被人体吸收。而在 医药片剂或者胶囊中加入适量干的PVP凝胶， 则在服用后，凝胶吸收体液中的水分而膨 胀，在药剂内造成很大的压力，从而使药 剂迅速崩解，并且有生产和运输过程中不 会碎裂。
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聚丙烯酰胺（PAMA）
从１９９７年１０月到２０ ００年４月，采用聚丙烯酰 胺这种新型软组织填充材料 矫正面颊、颞部、下肢、等， 共２２７９例。效果良好， 并发症少、使用方便，安全 有效。
30
医用聚丙烯酰胺水凝胶
‘医用聚丙烯酰胺水凝 胶’，商品名称为 “奥美 定”，俗称“人造脂肪”， 主要用于体表各种软组织 凹陷性缺损的填充、增大 组织容量。在整形医学应 用广泛。
25
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
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硅水凝胶隐形眼镜
水凝胶隐形眼镜镜片的 透氧性与其含水量有很 大的关系，一般来说含 水量高的水凝胶产品， 透氧性就会偏高，角膜 代谢的通透性高。不过 含水量高的镜片随着佩 戴长会容易吸收泪液的 水分，引起眼干的问题
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组织填充材料
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。
33
水凝胶在化状品中的应用
美颈水凝胶
34
新生代的冻胶保湿修护面膜
肤维持滋润，淡化细 纹与恢复肌肤的弹性. 帮助皮肤角化细胞的 剥落，促进表皮基底 细胞层的活力，增加 细胞的代谢作用。 可 以预防皱纹的产生， 赋予肌肤活力与生气， 恢复柔嫩光滑的诱人 肌肤。
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子体系中；第二步：高分子链段的运动 对于交联密度高的高分子凝胶，溶剂的扩散是第一步的，
也是最主要的。 In other words, a highly crosslinked hydrogels behaves
like a metal mesh which allows a constant amount of water to continuously pass.
4
除单体制备水凝胶之外的其他合成方法
原理：水凝胶结构的扩张 溶胶转变为凝胶的过程 通过物理作用——氢键(聚乙烯醇)、离子键等 Monomers, such as N-isopropylacrylamide, that
contain hydrophobic groups, in aqueous solutions, aggregate at certain temperatures, displaying a hydrosol/hydrogels transition. 聚丙烯酰胺与聚丙烯酸共混可形成水凝胶，原因是 两者之间的官能团相互作用。
12
water in hydrogels
水凝胶体系中四种类型的水 最外层——自由水，在温和条件下最易被除去 间隙水——不能与凝胶的网状结构相结合，但是与
分子链有物理作用 束缚水——通过水化作用直接结合在分子链表面，
是直接构成凝胶的一部分，只有在高温下才能消除 半结合水——性能介于束缚水和自由水之间 其他层级的水——作为水凝胶自身的一部分，但由
第一部分 水凝胶简介
1
提纲
Crosslinked Polymer Hydrogel Synthesis Expansion of a Hydrogel structure Swelling Forces in Hydrogels Swelling Mechanism Water in Hydrogels Hydrogels Properties Hydrogels Characterization Summary
7
Swelling Forces in Hydrogels
两类力的平衡 静电排斥+高分子与水的作用力+离子电荷的渗透
作用=弹性力
8
水凝胶可以分为非离子型、离子型(阳离子型、阴 离子型、两性离子型)与亲水性骨架上修饰疏水基 团型
非离子型水凝胶,如聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯 (聚环氧乙烷)，仅仅存在高分子-水相互作用
阳离子型水凝胶在低pH下更易溶胀
阴离子型水凝胶在高pH下更易溶胀
两性离子型水凝胶在等电点位置不易溶胀
对于亲水性骨架上修饰疏水基团的高分子材料，其 亲水作用与疏水作用在不同温度下作用不同，因此， 在一定温度下这类高分子材料可以形成凝胶。
9
不同种类水凝胶结构
10
有时仅仅一种类型的水凝胶是不能满足需要的，因 此需多种水凝胶共混形成合金，例如溶胀性强的水 凝胶力学性能差，可以添加力学性能好，但溶胀性 差的高分子改性。
In general, the three integral parts of the hydrogels synthesis are monomer, initiator, and crosslinker. Sometimes, diluent are needed.
The hydrogels properties can be modulated by varying the synthetic factors, such as reaction vessel, reaction time, reaction temperature, monomer type, type of crosslinker, crosslinker-to-monomer ratio, monomer concentration, and type and amount of initiator
3
Hydrogel synthesis
While hydrogels are generally prepared based on hydrophilic monomers, hydrophobic monomers are sometimes used in hydrogels preparation in order to regulate the properties for specific applications.
11
Swelling mechanismБайду номын сангаас
水凝胶的吸水性能与许多因素有关： network parameters, nature of the solution, hydrogel
structures(porous or poreless) & drying techniques 最重要的一个影响因素是交联密度，即交联剂的有效浓度。 水进入高分子体系中的过程为两步，第一步:溶剂进入高分
5
6
水溶胶高分子可能与金属离子相互作用形成凝胶 天然水溶性高分子如海藻酸、壳聚糖可分别与钙离
子、磷酸根形成水凝胶 聚阳离子电解质与聚阴离子电解质相互作用也可形
成水凝胶，如海藻酸—COOH与壳聚糖—NH2相互 作用可形成水凝胶 高分子链的聚合是另外一种水凝胶的制备方法 例如：琼脂与明胶随着温度的改变存在溶胶-凝胶 转变。
于他们远离官能团或电荷中心，结合力较弱
13
水凝胶的表征手段
物理结构中不带有气孔的水凝胶为两相，即高分子 固体与水；而带有气孔的水凝胶为三相：高分子固 体，水，空气
每种相结构都对水凝胶的物理性能有影响，如密度、 折射率、机械性能。气体对力学强度有负面影响， 然而，如果气孔之间彼此相连则水凝胶有利于水的 吸收。可形成超吸水性水凝胶（气体含量有30%）。
2
Crosslinked Polymer
Crosslinked Polymers 举例 接触镜 Poly(methyl methacrylate) and poly(hydroxyethyl
methacrylate) are crosslinked with ethylene glycol dimethacrylate
也是最主要的。 In other words, a highly crosslinked hydrogels behaves
like a metal mesh which allows a constant amount of water to continuously pass.
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除单体制备水凝胶之外的其他合成方法
原理：水凝胶结构的扩张 溶胶转变为凝胶的过程 通过物理作用——氢键(聚乙烯醇)、离子键等 Monomers, such as N-isopropylacrylamide, that
contain hydrophobic groups, in aqueous solutions, aggregate at certain temperatures, displaying a hydrosol/hydrogels transition. 聚丙烯酰胺与聚丙烯酸共混可形成水凝胶，原因是 两者之间的官能团相互作用。
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water in hydrogels
水凝胶体系中四种类型的水 最外层——自由水，在温和条件下最易被除去 间隙水——不能与凝胶的网状结构相结合，但是与
分子链有物理作用 束缚水——通过水化作用直接结合在分子链表面，
是直接构成凝胶的一部分，只有在高温下才能消除 半结合水——性能介于束缚水和自由水之间 其他层级的水——作为水凝胶自身的一部分，但由
第一部分 水凝胶简介
1
提纲
Crosslinked Polymer Hydrogel Synthesis Expansion of a Hydrogel structure Swelling Forces in Hydrogels Swelling Mechanism Water in Hydrogels Hydrogels Properties Hydrogels Characterization Summary
7
Swelling Forces in Hydrogels
两类力的平衡 静电排斥+高分子与水的作用力+离子电荷的渗透
作用=弹性力
8
水凝胶可以分为非离子型、离子型(阳离子型、阴 离子型、两性离子型)与亲水性骨架上修饰疏水基 团型
非离子型水凝胶,如聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯 (聚环氧乙烷)，仅仅存在高分子-水相互作用
阳离子型水凝胶在低pH下更易溶胀
阴离子型水凝胶在高pH下更易溶胀
两性离子型水凝胶在等电点位置不易溶胀
对于亲水性骨架上修饰疏水基团的高分子材料，其 亲水作用与疏水作用在不同温度下作用不同，因此， 在一定温度下这类高分子材料可以形成凝胶。
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不同种类水凝胶结构
10
有时仅仅一种类型的水凝胶是不能满足需要的，因 此需多种水凝胶共混形成合金，例如溶胀性强的水 凝胶力学性能差，可以添加力学性能好，但溶胀性 差的高分子改性。
In general, the three integral parts of the hydrogels synthesis are monomer, initiator, and crosslinker. Sometimes, diluent are needed.
The hydrogels properties can be modulated by varying the synthetic factors, such as reaction vessel, reaction time, reaction temperature, monomer type, type of crosslinker, crosslinker-to-monomer ratio, monomer concentration, and type and amount of initiator
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Hydrogel synthesis
While hydrogels are generally prepared based on hydrophilic monomers, hydrophobic monomers are sometimes used in hydrogels preparation in order to regulate the properties for specific applications.
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Swelling mechanismБайду номын сангаас
水凝胶的吸水性能与许多因素有关： network parameters, nature of the solution, hydrogel
structures(porous or poreless) & drying techniques 最重要的一个影响因素是交联密度，即交联剂的有效浓度。 水进入高分子体系中的过程为两步，第一步:溶剂进入高分
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水溶胶高分子可能与金属离子相互作用形成凝胶 天然水溶性高分子如海藻酸、壳聚糖可分别与钙离
子、磷酸根形成水凝胶 聚阳离子电解质与聚阴离子电解质相互作用也可形
成水凝胶，如海藻酸—COOH与壳聚糖—NH2相互 作用可形成水凝胶 高分子链的聚合是另外一种水凝胶的制备方法 例如：琼脂与明胶随着温度的改变存在溶胶-凝胶 转变。
于他们远离官能团或电荷中心，结合力较弱
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水凝胶的表征手段
物理结构中不带有气孔的水凝胶为两相，即高分子 固体与水；而带有气孔的水凝胶为三相：高分子固 体，水，空气
每种相结构都对水凝胶的物理性能有影响，如密度、 折射率、机械性能。气体对力学强度有负面影响， 然而，如果气孔之间彼此相连则水凝胶有利于水的 吸收。可形成超吸水性水凝胶（气体含量有30%）。
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Crosslinked Polymer
Crosslinked Polymers 举例 接触镜 Poly(methyl methacrylate) and poly(hydroxyethyl
methacrylate) are crosslinked with ethylene glycol dimethacrylate