水凝胶

《高分子物理》课程论文 2013.4班级材控111学号10112186 姓名李阳开课学院机械与动力工程学院任课教师韩晶杰

成绩__________

论文题目：水凝胶在生物医学领域的应用

论文要求：

1、字数至少5000字

2、关键词为：水凝胶

3、至少参考5篇文献

教师评语：

《高分子物理》课程论文 2013.4

开课学院机械与动力工程任课教师韩晶杰

打分（给分）依据

1、全文是否符合综述文章的结构要求？题目、摘要、关键词、正文、

结论、参考文献是否齐全？

2、文章的主要内容是否按照关键词的内容展开？是否有跑题或主题杂

乱的问题？

3、文章的主要内容是否是对近年来科研工作的总结？内容是否过于浅

显、科普？

4、参考文献是否按照格式要求进行安排？

5、文章的字体、行间距等格式是否按照要求？是否前后统一？

6、文章内容是否有明显的错误？

7、是否存在明显的抄袭现象？

水凝胶在生物医学领域的应用

内容摘要：水凝胶是一种具有亲水基的聚合物，由于其对低分子有较好的的透过性，具有良好的生物相容性等特点，广泛应用于生物医学领域。本文论述了水凝胶在烧伤敷料，组织工程支架材料，接触眼镜等方面的应用。

关键词：水凝胶敷料组织工程生物相容性注射水凝胶

水凝胶在生物医学领域的应用 (5)

1.水凝胶的分类 (5)

1.1天然水凝胶 (5)

1.2合成水凝胶 (5)

2.水凝胶用作烧伤敷料 (6)

2.1理想敷料的要求 (6)

2.2传统敷料与生物敷料 (6)

2.3水凝胶敷料 (6)

2.2.1水凝胶敷料的特点 (7)

3.水凝胶在组织工程中的应用 (7)

3.1组织工程 (7)

3.2水凝胶在组织工程中的应用实例 (8)

3.2.1组织用海藻酸盐水凝胶 (8)

3.2.2透明酸制水凝胶 (8)

3.2.3壳聚糖水凝胶 (9)

4.水凝胶用于制造角膜接触透镜 (9)

4.1聚乙烯吡咯烷酮(pvp)类水凝胶 (10)

4.2壳聚糖类水凝胶 (10)

4.3有机氟类高透氧性水凝胶 (10)

4.4 仿生材料水凝胶 (10)

5. 结束语 (11)

6.参考文献 (11)

水凝胶在生物医学领域的应用

水凝胶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。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。它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，并能够通过体积的溶胀或收缩等方式对刺激发生敏感性的响应。

水凝胶对低分子物质具有较好的透过性，有优良的生物相容性，具有药物缓释性能。因此，水凝胶在生物医药、组织工程等方而得到了广泛应用，如可作为组织填充剂、药物缓释剂，酶的包理、蛋白质电泳、接触眼镜、人工血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等。

1.水凝胶的分类

水凝胶种类繁多，根据来源可分为天然水凝胶和合成水凝胶。天然凝胶由生物体如琼脂、魔芋、蛋白质等制备，合成凝胶由人工合成交联高分子，同时或再令其吸水而成凝胶。

1.1天然水凝胶

形成水凝胶的天然高分子材料主要有胶原、明胶、透明质酸盐、纤维蛋白、藻酸盐和壳聚糖等。天然水凝胶大多无毒，而且对机体的刺激性很小，性能优良。但是它们的主要缺点是力学性能太差，一般只能和其他材料配合使用，或者通过化学改性来提高力学性能。

1.2合成水凝胶

目前用于合成水凝胶的高分子材料主要有丙烯酰胺、丙烯酸、聚乙烯醇、甲基丙烯酸羟乙酯、聚氧乙烯、聚丙烯酸等。合成水凝胶没有免疫原性，易于制备，且价格较天然水凝胶便宜。但是，合成水凝胶主要由自由基引发剂和交联剂进行交联

的，而应用自由基引发剂及交联剂尚有缺点，即单体残留、交联剂或引发剂残留等都会引起炎症或细胞毒性。

2.水凝胶用作烧伤敷料

2.1理想敷料的要求

理想敷料应具备以下功能：防止水分和体液的过度散失；抵御细菌的入侵，防止感染；与创面帖合良好，但不应与创面粘合以免更换敷料带来二次损伤；透湿透气并使创面处于湿润但又没有积液的环境；生物相容性好，并最好具有能促进伤口愈合的功能。

2.2传统敷料与生物敷料

传统敷料主要是指医用脱脂棉纱布，虽然它有许多优点，但是由于其吸液量不够大，需要厚厚的包扎并经常更换，敷料在吸液后易干燥并与伤口发生粘连而造成二次创伤等缺点逐渐被其它敷料所代替。

生物敷料主要有尸体皮，冻干的猪皮，羊膜等。这些敷料虽然比传统的医用脱脂棉纱布有很大的改进，也接近理想敷料的要求，但是由于其不易获得而且保存时间短等缺点使其应用受到了很大的限制。

因此研制开发组成稳定，价格低廉，抗原性弱的合成覆盖物和生物合成的敷料已经十分必要。

2.3水凝胶敷料

目前常见的水凝胶敷料有胶原，甲壳素敷料，海藻酸钠敷料，合成高分子水凝胶敷料。

与传统的医用纱布相比，水凝胶敷料不与伤口粘连，不破坏新生上皮和肉芽组织，更换容易，病人舒适，已成为烧伤、创伤、烫伤、褥疮等皮肤损伤病人的理想选择。

目前在市场上可以购买得到水凝胶敷料有：ConvaTec公司的DuoDerm；Coloplast公司的Comfeel；Hol—lister公司的Restore；Smith＆Nephew United公司的Intra—Site及Replicare。但是昂贵的价格使很多患者望而却步。

2.2.1水凝胶敷料的特点

（1）透水、透气而能控制水分蒸发，明显减轻创面的渗出，能防止体液和水分的损失且不会造成敷料与创面之间的积液，减轻疼痛。（2）与创面的生物相容性好，保湿型强。（3）能够均匀紧密的粘贴在创面上，具有良好的顺应性，组织细菌入侵。（4）在使用时呈溶胀状态，柔软且具有橡胶弹力，减轻外来因素对创面损伤细胞及组织的刺激和机械损伤。（5）消除创面的干、紧、痛、痒等感觉。（6）医用水凝胶创伤敷料覆盖创面后，有持续的冷效应，早期能阻止烧伤创面深度进一步加深。（7）具有高透明性，便于临床观察创面情况。（8）保持、促进上皮组织正常生长，促进创面愈合，不留或减轻疤痕。

3.水凝胶在组织工程中的应用

3.1组织工程

组织工程学，也有人称其为“再生医学”，是指利用生物活性物质，通过体外培养或构建的方法，再造或者修复器官及组织的技术。

组织工程常用的策略是从患者的小块活体组织中分离出特异细胞，在精确控制培养条件下使细胞在三维多孔支架内生长、扩增形成结构物，再将细胞／支架结构物植入到体内所需部位，引导新组织在支架内形成，而支架随着组织的形成而逐渐降解消失，损伤的器官或组织得以重建。

生物材料支架起着细胞生长和干细胞分化成特异细胞的力学支撑作用，也发挥着细胞活性因子控制放载体的功能。生物材料在大多数组织工程策略中起着重要作用。理想的生物材料支架即合成细胞外基质应能使细胞组织构成三维结构，提供刺激，引导期望组织形成及生长。针对不同组织的特性和功能，所设计的支架材料及其性能也应有所不同。

常用的支架材料如聚(丙交酯一共一乙交酯)或聚(乳酸一共．乙醇酸)(PLG)已被美国食品与药物管理局(FDA)批准用于体内，但因其疏水性过强，在较苛刻条件下才能加工，不利于生长因子的负载和活细胞的转载，因此使用高度水合的聚合物材料(含水质量分数>30％)水凝胶作为支架材料，便成为组织工程的另一种选择。