水凝胶的种类结构和医用进展-1

结合水 界面水（或第二结合 水）
游离水
影响水凝胶吸水量主要因素:大分子链中极性基团数量
在生物相容性方面，水凝胶具有良好的生物相容性主要原因 是聚合物网络中吸收的大量水分子并且较大程度上被交链的 大分子链，使材料具备了一种流体性质
水凝胶在生物医用方面进展
1.创伤敷料
优点： 优点：
1.维持创面的湿润环境，有利于伤口愈合 2.水凝胶是透明的 3.药物缓释放，促进伤口愈合 4.柔软、弹性好、机械性能好、透水透气、 无毒副作用
水凝胶的分类
按照结合方式分类： 1.物理水凝胶，通过物理作用力结合起来，如静电作 用、氢键、链的缠绕等，是非永久性的。 2.化学水凝胶，通过化学键交联形成的三维网络聚合 物，是永久性的。 根据合成材料分类： 1.天然高分子水凝胶 2.合成高分子水凝胶 3.天然和合成高分子杂化水凝胶
根据水凝胶大小形状的不同分类： 1.宏观凝胶 柱状 球状 膜状 纤维状 多孔海绵状 微米级 纳米级
水凝胶的分类、 水凝胶的分类、结构 及其生物医学应用研究进展
内容提要
水凝胶简介 水凝胶
前景展望 前景展望
水凝胶简介
水凝胶（Hydrogel）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。
水凝胶的特点： 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。
佩戴长时间容易引起 眼干，发炎等问题， 影响角膜健康，价格 便宜。
药物释放载体 全球释药系统市场（单位：亿美元）
全球医药 全球释药 全球释药 市场销售额 市场份额 市场 2002年 2002年 2005年 2005年 4000 7200 402 1043 10% 14%
医药控制释放材料
• 目的：使药物在需要时间和时间间隔内对需要剂 量释放至所需部位，防止药物失活 • 作用过程：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。
硅是一种高透氧而不含水的原料， 把硅加入水凝胶便可做到不须提 高镜片的含水量，保持镜片的稳 定性及坚韧度，同时也可大大提 高镜片的透氧率，使得隐形眼镜 的氧通透性不受镜片含水量的限 制，根本上避免了角膜缺氧导致 的红肿，发炎等问题，有效的改 善角膜健康。
普通水凝胶隐形眼镜
硅水凝胶隐形眼镜 相同条件下使普通隐 形眼镜透氧率提高5倍 以上，从根本上避免 了角膜缺氧导致的红 肿，发炎等问题，有 效的改善角膜健康。 但是目前价格偏高， 有待推广。
应用实例-天然高分子水凝胶
应用实例-丰胸填充物：硅胶
分析和医学诊断方面应用
根据水凝胶的环境敏感性，可将它与生物传感器物 理元件相连，然后将生物分子固定在水凝胶表面或 内部，便可得到生物传感器，用于诊断疾病及做日 常监测。例如，利用水凝胶固定抗原，可用于免疫 检测。
其它方面应用
美容材料
人工玻璃体
• 原因：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。 • 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。
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。
发展概况
国内外发展概况 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 • 凝胶剂在国外起步早， 发展快 • 我国正处在水凝胶剂发 展、提高阶段
水凝胶发展方向
1.计算机模拟凝胶结构、行为等，进而预测产 品性质 2.研制开发组织稳定、性能优良、价格低廉、 抗原性弱新型水凝胶 3.智能化水凝胶
通过纳米杂化及多孔技术，开发的新型纳米银 抗菌水凝胶敷料具有优异力学性能、抗菌性、 吸水性、保湿性及透气性，既能清除坏死组织、 控制感染，又能促进创面愈合，可广泛应用于 外科伤口、烧伤、烫伤、表皮擦伤、褥疮、下 肢溃疡、感染性溃疡等领域中。
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硅水凝胶隐形眼睛
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
[7]Rosiak J M,Ulanski P,Rzeznicki A.Hydrogels for biomedical purposes Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B,1995,105:335-339. [8] ADDISON D,SILCOCK D W.Hydrogel wound dressings： EP,1 333 788[P].2003,8(13)． [9] Milena Ignatova,Nevena Manolova,Nadya Markov, et al. Electrospun non -woven Nanofibrous hyorid mats based on chitosan and PLA for wound-dressing applications[J].Macromolecular，Bioscienee，2009,9(1)： 102-111. [10]廖列文，龚 涛，周 静，周新华，崔英德. DMAEMA 系列 智能水凝胶的研究进展[J].化工进展，2011,30（2）：345351.
[11]姚洋, 班兆阳.可注射智能壳聚糖水凝胶的研究进展[J].国 际口腔医学杂志，2011,38(5):554-558.
2.微观凝胶
水凝胶的结构
亲水基团如羧基、 酰胺基、羟基等 一级结构 疏水基团如烷基等 水 凝 胶
二级结构
轻度交联的三 维网络结构
三级结构
呈无定形的结构
水凝胶中的水
作用：
溶胀剂 控制所有载物或者营养成分进入凝胶
名称
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
参考文献
[1]王萃萃，杨伟平，许戈文.水凝胶的应用与研究进展[J]， POLYURETHANE,2010, 98:60-63. [2]杨连力，梁国正.水凝胶在医学领域的热点研究及应用[J]， 材料导报，2007,21（2）：112-115. [3]王笃政，孙祥冰，徐宴君，张红富.智能水凝胶的研究现 状[J],化工中间体，2011,12:34-37. [4]李进进，朱南康，陈国强.医用水凝胶的研究进展[J].国外 丝绸,2009,3:26-28. [5]魏亚超, 刘皈阳.温敏水凝胶在药物缓控释技术中的应用[J]. 中国新药杂志，2011,20（9）：791-794. [6]陈向标.水凝胶医用敷料的研究概况[J].轻纺工业技术， 2011,40（1）：66-68.