水凝胶的合成及应用ppt课件
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研究人员用干细胞培养了感光受体， 把它们装入水凝胶注射到失明小鼠的 眼睛里。随着越来越多的细胞存活、 生长在一起，小鼠在一定程度上恢复 了视力。
此外，当水凝胶把细胞送到指定地 点后，就会溶解并在几周内被身体吸 收。
21
五、总结与展望
水凝胶的广泛应用
对人体： “面膜”“人工软骨”“药物缓释”“伤口涂敷”
有面子，有里子，有底子，文武双全，内外兼修
对自然： “水土保湿剂”“重金属吸附剂”“雾霾吸收剂”
有青山，有绿水，有蓝天，春回大地，锦绣河山
人与自然和谐相处！
22
五、部分参考文献
1.Dickey M D. Hydrogel composites: Shaped after print[J]. Nature materials, 2016, 15(4): 379380.
单体
加 热
预聚物
热光 固固 法法
水凝胶
10
3. 合成方法实例
11
四、水凝胶应用实例
12
1.水凝胶伤口涂敷材料
水凝胶伤口敷料 水凝胶伤口敷料的优点 1.防止体液损失 2.透氧 3.加速伤口愈合
13
1. 纳米银抗菌水凝胶薄膜敷料
研
PVA
CS
AA
PAA crosslinking
究
思
UV
路
N2
Vacuum dry
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
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。
水凝胶的合成及应 用
1
目录
1
水凝胶的定义
2
水凝胶的分类
3
主要合成思路
4
水凝胶的应用
5
总结与展望
2
一、水凝胶的定义
水凝胶是具有亲水基团，在水中能够溶胀并保持 大量水分而又不会溶解的三维网络结构交联聚合物
水凝胶实物图
水凝胶结构示意图
3
Baidu Nhomakorabea
一、水凝胶的定义
4
二、水凝胶的分类
根据键合作用的不同
物理凝胶：
4.Li Yuhui, Huang Guoyou, Zhang Xiaohui, Li Baoqiang, Chen Yongmei, Lu Tingli, Lu Tian Jia n, Xu Feng. Magnetic hydrogels and their potential biomedical applications. Adv Funct Mater 2 013;23(6):660–72.
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
4
通过离子相互作用交联
5
通过蛋白质相互作用交联
8
2. 化学交联
1 通过互补基团的化学反应交联
2
通过高能量辐射交联
3
通过自由基聚合交联
4
利用酶交联
9
3. 合成方法实例（光固法/热固 法）
Peel
Casted in Petri dish
Formation of hydrogel
Free standing thin film
AgNPs
C6H12O6
OHPVA/CS/Ag hydrogel film
AgNO3 Ag+
14
1.0gPVA
制备流程图：
0.4g CS
38.6mLH2O
在90℃下，混合搅 拌2h
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.
5. Liu M, Ishida Y, Ebina Y, et al. An anisotropic hydrogel with electrostatic repulsion between cofacially aligned nanosheets[J]. Nature, 2015, 517(7532): 68-72.
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
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
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
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
5
二、水凝胶的分类
天然水凝胶：琼脂糖，胶原，海藻酸盐 合成水凝胶：聚氧化乙烯，聚乙二醇，聚乙烯醇 宏观水凝胶：柱状，膜状，多孔海绵状，纤维状，球状 微观水凝胶：纳米级，微米级 传统水凝胶：无响应或响应不明显 环境敏感的水凝胶：pH，温度，光，电，压力等
此外，当水凝胶把细胞送到指定地 点后，就会溶解并在几周内被身体吸 收。
21
五、总结与展望
水凝胶的广泛应用
对人体： “面膜”“人工软骨”“药物缓释”“伤口涂敷”
有面子，有里子，有底子，文武双全，内外兼修
对自然： “水土保湿剂”“重金属吸附剂”“雾霾吸收剂”
有青山，有绿水，有蓝天，春回大地，锦绣河山
人与自然和谐相处！
22
五、部分参考文献
1.Dickey M D. Hydrogel composites: Shaped after print[J]. Nature materials, 2016, 15(4): 379380.
单体
加 热
预聚物
热光 固固 法法
水凝胶
10
3. 合成方法实例
11
四、水凝胶应用实例
12
1.水凝胶伤口涂敷材料
水凝胶伤口敷料 水凝胶伤口敷料的优点 1.防止体液损失 2.透氧 3.加速伤口愈合
13
1. 纳米银抗菌水凝胶薄膜敷料
研
PVA
CS
AA
PAA crosslinking
究
思
UV
路
N2
Vacuum dry
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
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。
水凝胶的合成及应 用
1
目录
1
水凝胶的定义
2
水凝胶的分类
3
主要合成思路
4
水凝胶的应用
5
总结与展望
2
一、水凝胶的定义
水凝胶是具有亲水基团，在水中能够溶胀并保持 大量水分而又不会溶解的三维网络结构交联聚合物
水凝胶实物图
水凝胶结构示意图
3
Baidu Nhomakorabea
一、水凝胶的定义
4
二、水凝胶的分类
根据键合作用的不同
物理凝胶：
4.Li Yuhui, Huang Guoyou, Zhang Xiaohui, Li Baoqiang, Chen Yongmei, Lu Tingli, Lu Tian Jia n, Xu Feng. Magnetic hydrogels and their potential biomedical applications. Adv Funct Mater 2 013;23(6):660–72.
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
4
通过离子相互作用交联
5
通过蛋白质相互作用交联
8
2. 化学交联
1 通过互补基团的化学反应交联
2
通过高能量辐射交联
3
通过自由基聚合交联
4
利用酶交联
9
3. 合成方法实例（光固法/热固 法）
Peel
Casted in Petri dish
Formation of hydrogel
Free standing thin film
AgNPs
C6H12O6
OHPVA/CS/Ag hydrogel film
AgNO3 Ag+
14
1.0gPVA
制备流程图：
0.4g CS
38.6mLH2O
在90℃下，混合搅 拌2h
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.
5. Liu M, Ishida Y, Ebina Y, et al. An anisotropic hydrogel with electrostatic repulsion between cofacially aligned nanosheets[J]. Nature, 2015, 517(7532): 68-72.
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
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
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
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
5
二、水凝胶的分类
天然水凝胶：琼脂糖，胶原，海藻酸盐 合成水凝胶：聚氧化乙烯，聚乙二醇，聚乙烯醇 宏观水凝胶：柱状，膜状，多孔海绵状，纤维状，球状 微观水凝胶：纳米级，微米级 传统水凝胶：无响应或响应不明显 环境敏感的水凝胶：pH，温度，光，电，压力等