水凝胶的合成及应用

一、水凝胶的定义
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二、水凝胶的分类
根据键合作用的不同
物理凝胶：
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
四、水凝胶应用实例
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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
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制备流程图：
1.0gPVA 0.4g CS 38.6mLH2O
PVA/CS水凝胶薄膜
在90℃下，混合搅 拌2h
15ml 30mMAgNO3
冷却至 50℃ 搅拌均匀 PVA/CS/AA 溶液
冷却至室温， 通N2，超声 30min
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水凝胶的合成及应用
主讲：池海波 组员：何泓川 李思齐 池海波 叶盛 徐畅 朱星群 叶仕凡 崔常松 杨益 孟婧 韩赫兴 王楚亚 王智 李展 张宇
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Hale Waihona Puke Baidu 目录
1
2 3 水凝胶的定义 水凝胶的分类 主要合成思路 水凝胶的应用 总结与展望
3. 水凝胶3D打印
美剧《西部世界》片头
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3. 水凝胶3D打印
水凝胶3D打印示意
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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。 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。
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人与自然和谐相处！
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五、部分参考文献
1.Dickey M D. Hydrogel composites: Shaped after print[J]. Nature materials, 2016, 15(4): 379380. 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 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. 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. 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. 6. Akhtar, M. F., Hanif, M., & Ranjha, N. M. (2016). Methods of synthesis of hydrogels ... A review. Saudi Pharm J, 24(5), 554-559. doi: 10.1016/j.jsps.2015.03.022
根据大小和形状的不同 （宏观兼微观）
根据对外界刺激的响应 （传统且智能）
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
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三、主要合成思路
3 1
物理交联
3 2
化学交联
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3
4
利用酶交联
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3. 合成方法实例（光固法/热固法）
单体
加 热
预聚物
热 固 法 光 固 法
水凝胶
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3. 合成方法实例
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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
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二、水凝胶的分类
天然水凝胶：琼脂糖，胶原，海藻酸盐
根据合成材料的不同 （古老又新颖）
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
1. 纳米银抗菌水凝胶薄膜敷料
研 究 思 路
PVA CS AA PAA crosslinking
UV N2 Casted in Petri dish Formation of hydrogel
Vacuum dry Peel Free standing thin film AgNO3 AgNPs C6H12O6 PVA/CS/Ag hydrogel film OHAg+
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
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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
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1. 物理交联
1 2 3 4 5 通过氢键发生交联 从两亲性接枝和嵌段聚合物 通过结晶发生交联 通过离子相互作用交联 通过蛋白质相互作用交联
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2. 化学交联
1 2
通过互补基团的化学反应交联
通过高能量辐射交联
通过自由基聚合交联
2.5mlAA
黑暗中浸泡6小时 后，洗涤 15ml 30mM C6H12O6和 50mM NaOH Ag+@PVA/CS 室温下反应3小 时，洗涤，真 空干燥 PVA/CS/Ag薄膜
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
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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
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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
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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
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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
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