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智能型水凝胶的制备高分子0902陈骏091100117摘要智能型水凝胶是一类具有广泛应用前景的功能高分子材料,但由于传统水凝胶存在一些缺点因而限制了其应用,因此近年来围绕提高传统水凝胶的性能做了大量研究工作。本文从四个主要方面综述了近年来智能型水凝胶制备的研究进展。关键词水凝胶微凝胶IPN水凝胶快速响应性智能型水凝胶是一类对外界刺激能产生敏感响应的水凝胶,外界刺激可以是温度、pH值、溶剂、盐浓度、光、化学物质等。根据对外界刺激的响应情况,智能型水凝胶分为:温度响应性水凝胶、pH2响应性水凝胶、光响应性水凝胶、压力响应性水凝胶、生物分子响应性水凝胶、电场响应性水凝胶等。由于智能型水凝胶的独特响应性,在化学转换器、记忆元件开关、传感器、人造肌肉、化学存储器、分子分离体系、活性酶的固定、组织工程、药物载体等方面具有很好的应用前景,因而对于这一类物质的研究引起越来越多科学家的注意。但由于传统水凝胶存在一些缺点(例如机械性能比较差,响应速度慢等),因而大大限制了水凝胶的应用;因此近年来围绕提高水凝胶的响应速度、机械强度等性能问题,科学家展开了一系列广泛的研究工作,这方面的研究报道与日俱增。智能型水凝胶近年来的发展主要可归结为以下四大方面。1快速响应性水凝胶传统水凝胶溶胀速度较慢,吸收水的时间需要几小时甚至几天。虽然慢的溶胀对于许多应用是有利的,但也有许多场合需要高分子网络能很快地溶胀。为了提高水凝胶的响应速度,在传统水凝胶的基础上制备了几种新型水凝胶。2物理交联水凝胶由于交联剂不仅会影响包埋物质的完整性,而且经常是有毒的化合物,因此化学交联水凝胶使用之前必须除去未反应的交联剂。而制备物理交联凝胶则可以避免使用交联剂,因此近年对于物理交联水凝胶的兴趣越来越浓。物理交联水凝胶的另一个优点是可以原位形成凝胶:物理交联水凝胶在一定条件下是高分子溶液,当条件(如温度、pH等)改变时,形成凝胶。因此,物理交联水凝胶可用于制备可注射式药物缓释体系,即:使药物在温和的条件下混合在高分子溶液中,然后注射到身体的一定部位,在一定的生理条件下高分子溶液形成水凝胶,其中的药物通过凝胶的分解或以其它方式缓慢释放,从而达到控制药物释放的目的。3具有规则构造的水凝胶溶胀的水凝胶通常是无定型的,因此没有特别的分子水平的有序结构,这可能是合成高分子水凝胶缺乏机械强度以及快速响应的原因之一。生物凝胶通常能形成非常有序的聚集体,从而使得生物器官具有足够的机械强度和灵活的功能。因此合成具有规则构造的水凝胶也是智能型水凝胶改性的一个主要研究方向。4互穿聚合物网络(IPN)水凝胶高分子水凝胶的应用已引起越来越多人的兴趣,尤其是在药用和医用方面,但它们的许多潜在应用却因其机械强度低而受到限制。为提高凝胶的机械性能,现已开发了许多新类型的凝胶。在这些工作中许多是倾向于合成有微观相分离形态的高分子,比如嵌段共聚物(其中亲水微区和疏水微区交替出现),这种多微区结构似乎能够满足血液相容性,且机械性能得到提高。另一种实现这一目标的方法是通过形成互穿聚合物网络来提高水凝胶的机械强度。IPN是由两种或两种以上聚合物通过网络互穿缠结而形成的一类独特的聚合物共混物或聚合物合金。IPN特有的强迫作用能使两种性能差异很大或具有不同功能的聚合物形成稳定的结合,从而实现组分之间性能的互补;同时IPN的特殊细胞状结构、界面互穿、双相连续等结构形态特征,又使得它们在性能或功能上产生特殊的协同作用。同嵌段共聚物相比,这些体系的相形态相对于环境的变化较稳定,因为它是通过交联作用而固定的。5结束语智能型水凝胶在许多应用方面具有很大的潜能,如pH2敏感和温度敏感水凝胶可用于靶向药物的控制释放;对特定分子(如葡萄糖、抗原)响应的水凝胶,既可用于生物传感器也可用于药物释放体系;光敏感性、压力响应性及电敏感性水凝胶也有用于药物释放和生物分离的潜力。虽然从理论上来说实现这些应用是可行的,但实际应用还要求对水凝胶的性能进行很大的改进。所有这些刺激响应性水凝胶的最显著的缺点是它们的响应速度太慢,因此制备快速响应性水凝胶是智能型水凝胶研究领域的一个重要课题。实现这一目标的最简单的方法是制备较薄和较小的水凝胶,但这种水凝胶往往没有足够的机械强度以满足实际应用。另外用于药物载体的智能型水凝胶还要求有生物相容性,合成具有更好生物相容性和生物降解性的新的高分子和交联剂对于成功的应用是最基本的。总之,研究开发具有优异性能的智能型水凝胶是一个富有挑战性的任务,如果能及时总结已有的成果并将其应用于未来的研究中,有可能制备出一系列具有所期望性能的智能型水凝胶。参考文献[1]查刘生,王秀琴,邹先波,陆晨.智能纳米水凝胶的制备及其刺激响应性能和应用研究进展[J].石油化工,2012,(2).[2]杨银,邵丽,邓阳全,张志斌.智能水凝胶的制备及其在生物医学中的应用[J].化工新型材料,2010,(1).[3]郭艳,李树斌,王志龙.丙烯酸／α-甲基丙烯酸／丙烯酰胺共聚物智能水凝胶的合成及评价[J].精细石油化工进展,2006,(2).[4]孙希孟,石军,曹少魁.交联型温度/pH双敏水凝胶的设计与制备[J].高分子通报,2009,(10).[5]俞玫.壳聚糖接枝聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究[J].天津化工,2006,(3).[6]肖慧,刘兆民.环境敏感性水凝胶的制备和应用[J].上海大学学报(自然科学版),2003,(1).[7]孙成栋,赖小林,赵文军,文彬,高林.苯乙烯/马来酸酐共聚物智能水凝胶的制备与性能[J].功能高分子学报,2008,(3).[8]林权,姜英男,杨旭东,马骋,杨柏.荧光智能温度响应聚合物水凝胶微球的制备与性质研究[A]..[C].:,2011:576.[9]张建合.智能型水凝胶的合成及其刺激响应性[J].信阳师范学院学报(自然科学版),1998,(2).[10]单军.智能性高聚物水凝胶的种类及其合成方法[J].化工新型材料,1996,(4).智能型水凝胶的制备高分子0902陈骏091100117一Title-题名:智能纳米水凝胶的制备及其刺激响应性能和应用研究进展Author-作者:查刘生;王秀琴;邹先波;陆晨;Organ-单位:东华大学纤维材料改性国家重点实验室;Source-文献来源:石油化工Keyword-关键词:智能纳米水凝胶;;沉淀聚合;;反相乳液聚合;;交联;;刺激响应性能Summary-摘要:粒径为1～1000nm的智能纳米水凝胶是近年来受到国内外普遍关注的智能聚合物纳米材料。介绍了制备智能纳米水凝胶的4种方法:沉淀聚合/交联法、反相乳液聚合/交联法、自组装/交联法和微模板成型/交联法,评述了这些制备方法的优缺点;同时论述了温度、pH、光、磁场和分子识别等单刺激响应性智能纳米水凝胶以及多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展情况;最后简单介绍了智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、智能微反应器和吸附与分离等方面的应用。PubTime-发表时间:2012-02-15Year-年:2012Period-期:02PageCount-页码:131-142二Title-题名:智能水凝胶的制备及其在生物医学中的应用Author-作者:杨银;邵丽;邓阳全;张志斌;Organ-单位:西南交通大学生物工程学院;Source-文献来源:化工新型材料Keyword-关键词:智能;;水凝胶;;生物材料;;生物医学Summary-摘要:智能水凝胶对于外界微小的物理化学刺激,如温度、电场、磁场、光、pH、离子强度或压力等能够感知并在响应过程中有显著的溶胀行为或响应性。本文介绍了智能水凝胶的分类及其合成方法,同时综述了智能水凝胶在药物控释、医用敷料、组织工程、角膜接触镜材料以及作为组织充填材料方面的应用,并对其发展趋势及应用前景作了简单的评述。PubTime-发表时间:2010-01-15Year-年:2010Period-期:01PageCount-页码:11-13+63三Title-题名:丙烯酸／α-甲基丙烯酸／丙烯酰胺共聚物智能水凝胶的合成及评价Author-作者:郭艳;李树斌;王志龙;Organ-单位:河南油田勘探开发研究院,长江大学化学与环境工程学院,长江大学化学与环境工程学院南阳473132长江大学化学与环境工程学院,荆州434023,荆州434023湖北信息工程学校,荆门448000,荆州434023Source-文献来源:精细石油化工进展Keyword-关键词:水凝胶;;pH敏感性;;温度敏感性;;溶胀比;;丙烯酸;;α-甲基丙烯酸;;丙烯酰胺Summary-摘要:由丙烯酸(AA)、α-甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)合成了具有很好pH敏感性和一定温度敏感性的智能水凝胶,考察了合成温度、丙烯酰胺、交联剂和引发剂用量对制备的水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,在60℃下,单体AA和MAA用量分别为100mmol和75mmol时,单体AM、交联剂和引发剂用量分别为反应物总质量的32．8％、0．2％和0．4％时,制备的水凝胶溶胀性能最好。考察了介质的离子浓度、pH值和温度对水凝胶溶胀比的影响,结果表明,离子浓度越大,水凝胶的溶胀比越小;水凝胶具有一定的pH可逆性。PubTime-发表时间:2006-02-25Year-年:2006Period-期:02PageCount-页码:36-39四Title-题名:交联型温度/pH双敏水凝胶的设计与制备Author-作者:孙希孟;石军;曹少魁;Organ-单位:郑州大学材料科学与工程学院;郑州大学化学系;Source-文献来源:高分子通报Keyword-关键词:智能水凝胶;;温度/pH响应;;共聚;;接枝;;互穿聚合物网络(IPN)Summary-摘要:刺激响应型水凝胶是其结构和性能随环境条件的变化而发生改变的一类智能高分子材料。由于温度和pH值是生物和化学系统的两个重要因素,也是人体的重要生理指标,因此温度/pH双重响应型水凝胶的制备及其在医药领域的应用研究具有重要的理论和现实意义。论文综述了近年来国内外温度/pH双敏水凝胶的设计与制备方法,并对其制备与应用的发展方向进行展望。PubTime-发表时间:2009-10-15Year-年:2009Period-期:10PageCount-页码:30-37五Title-题名:壳聚糖接枝聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究Author-作者:俞玫;Organ-单位:天津大学药学院天津300072Source-文献来源:天津化工Keyword-关键词:壳聚糖;;丙烯酰胺;;智能水凝胶Summary-摘要:通过接枝共聚反应制备了几种壳聚糖接枝聚丙烯酰胺水凝胶,其中过硫酸钾为自由基引发剂,亚甲基双丙烯酰胺或甲醛为交联剂,并研究了实验因素,如交联剂浓度和单体比率对水凝胶溶胀能力的影响。实验表明水凝胶具有离子强度、pH值和温度敏感性。这种可随外界因素响应及“开关”的性质,使此类智能水凝胶有望成为生物制品载体,例如药物载体。PubTime-发表时间:2006-05-30Year-年:2006Period-期:03PageCount-页码:1-3+51六Title-题名:环境敏感性水凝胶的制备和应用Author-作者:肖慧,刘兆民Organ-单位:上海大学射线应用研究所,上海大学射线应用研究所上海201800,上海201800Source-文献来源:上海大学学报(自然科学版)Keyword-关键词:温敏;;pH敏;;水凝胶Summary-摘要:该文综述了温敏水凝胶、pH敏水凝胶、温度和pH双重敏感性水凝胶近年来的研究情况,比较了化学法和辐射法制备的不同.该类水凝胶具有传感、处理和执行外界刺激的功能,作为智能材料具有良好的应用前景.PubTime-发表时间:2003-02-28Year-年:2003Period-期:01PageCount-页码:67-72七Title-题名:苯乙烯/马来酸酐共聚物智能水凝胶的制备与性能Author-作者:孙成栋;赖小林;赵文军;文彬;高林;Organ-单位:中国科学院新疆理化技术研究所;Source