水凝胶的种类结构和医用进展-1(应用材料)

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• 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。
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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。
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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
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根据水凝胶大小形状的不同分类： 1.宏观凝胶
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 其它方面应用
美容材料
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人工玻璃体
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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
国内外发展概况
• 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
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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
[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.
2002年 2005年
全球医药 全球释药 全球释药 市场 市场销售额 市场份额
4000 7200
402 1043
10% 14%
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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。
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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.
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。
2.微观凝胶
柱状 球状 膜状 纤维状 多孔海绵状
微米级 纳米级
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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
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
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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
结合水
界面水（或第二结合 水）
水凝胶的分类、结构 及其生物医学应用研究进展
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水凝胶简介
内容提要
水凝胶的分类
水凝胶的结构 医学应用进展
前景展望
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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。
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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；
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
游离水
在渗透压作用下分布 于聚合物链间网络中
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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
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应用实例-天然高分子水凝胶
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应用实例-丰胸填充物：硅胶
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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。
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水凝胶在生物医用方面进展
1.创伤敷料
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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
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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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普通水凝胶隐形眼镜 硅水凝胶隐形眼镜
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。
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。
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药物释放载体
全球释药系统市场（单位：亿美元）
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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
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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。