高强度物理-化学混杂双网络水凝胶的制备及性质

以聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）和丙烯酰胺（acrylamide, AM）为原料, 采用“一锅煮”及紫外辐照结合冷冻 解冻两步聚合法制备聚乙烯醇/聚丙烯酰胺(PVA/PAM)混杂双网络水凝胶, 并对水凝胶的力学性能、 溶胀性能、 失水性能以及自愈合性进行测试和分析. 结果表明, PVA/PAM混杂双网络水凝胶具有较高的力学强度, 其拉伸强度为428 kPa, 失水速率和单网络水凝胶相比较慢, 具有一定的自愈合性.     

N-异丙基丙烯酰胺共聚和互穿聚合物网络温敏凝胶的溶胀与释药性能

制备了不同配比的P(NIPAm-co-AAm)共聚水凝胶和PAAc/P(NIPAm-co-AAm)互穿聚合物网络(IPN)水凝胶,研究了其溶胀与释药性能.结果表明:该共聚水凝胶具有热缩温敏性,而该IPN水凝胶具有热胀温敏性.随AAm含量的增加,该共聚水凝胶溶胀比减小,温敏性减弱,释药率减小;与此相反,随AAm含量的增加,该IPN水凝胶溶胀比增大,温敏性增强,释药率增大.     

羟丙基壳聚糖-聚乙烯醇凝胶的制备与释药性能

以羟丙基壳聚糖和聚乙烯醇为原料,制备羟丙基壳聚糖-聚乙烯醇互穿网络水凝胶并研究其药物释放性能.考察羟丙基壳聚糖质量浓度、聚乙烯醇与羟丙基壳聚糖质量比、交联剂用量等因素对羟丙基壳聚糖-聚乙烯醇互穿网络水凝胶溶胀性能的影响;测定凝胶对温度和pH的敏感性;以利巴韦林为模型研究凝胶对药物的释放性能.结果表明:该水凝胶具有良好的溶胀性、温度及pH敏感性,对利巴韦林有一定的缓释作用,可望用于新型的药物载体.     

人工血管用海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能

水凝胶应用于生物材料领域已有多年,但是作为人工血管材料的研究较少.一方面,水凝胶的力学性能有待提高,以符合人工血管性能要求;另一方面,水凝胶在湿态环境下会发生体积溶胀而导致管腔减小,容易诱发血栓.以海藻酸钠和丙烯酰胺为原材料,制备了力学性能满足要求且低溶胀率的水凝胶.结果表明:该水凝胶的拉伸断裂强度可达到306.87kPa,拉伸断裂伸长率达到306.23%,压缩正切模量为122.07kPa.当海藻酸钠质量分数为2.3%,丙烯酰胺质量分数为16.8%,CaCl_2质量分数为0.42%时,水凝胶溶胀率可低至128.16%,在12h可达到溶胀平衡.     

微波辐射对PNIPAAm结构及溶胀性能的影响

采用微波辐射法制备了热敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm),探讨了产物的结构及其对溶胀性能的影响,并采用扫描电镜对热敏水凝胶在溶胀和干燥状态下的表面形貌进行了表征,对水凝胶的溶胀性能及其溶胀动力学进行了研究.结果表明,与水浴法制备的水凝胶相比,微波辐射法所得到的水凝胶具有更为丰富且较大的孔隙结构.这种多孔的结构使得微波辐射法合成的水凝胶在低临界溶解温度(tc)下具有更高的溶胀率,而在tc上具有更低的溶胀率,同时也使得水凝胶具有更快的溶胀和退溶胀速度.     

F68大单体/HEMA共聚水凝胶的制备及性能研究（Ⅱ）：pH敏感性

以Pluronic F68与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应制备可光聚合的F68/GMA大分子单体,再在水溶液中与pH敏感性丙烯酸(AA)单体和甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)经紫外光原位聚合制备温度敏感水凝胶.详细地研究了水凝胶在不同pH下的溶胀性能.溶胀动力学测量的结果表明:该水凝胶在具有温度响应性的同时还具有pH响应性且具有可逆性.     

CS/PVA水凝胶的制备与性能研究

以聚乙烯醇(PVA)为基体,以壳聚糖(CS)为功能性添加剂,采用冻融法与辐射法相结合的工艺技术制备出CS/PVA水凝胶.分别研究了吸收剂量和制备工艺对PVA水凝胶性能和SEM形貌的影响;研究了壳聚糖浓度和制备工艺对CS/PVA水凝胶溶胀性能和力学性能的影响;研究了CS/PVA水凝胶对大肠杆菌的抑菌效果.结果表明:采用先冻融后辐射方法制备PVA水凝胶,该制备工艺既解决了冻融法合成水凝胶不透明的问题,又解决了辐射法合成水凝胶起泡和强度较弱的问题. CS的添加,不仅提高了PVA水凝胶的溶胀性能,而且使得CS/PVA水凝胶对大肠杆菌具有较好的抑菌作用.     

PEG致孔快速响应pH/温度双重敏感性PNIPAM/SA水凝胶的制备与性能

以聚乙二醇(PEG)为致孔剂,以海藻酸钠(SA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,制备出具有温度和pH双重敏感性的快速响应水凝胶.研究温度、pH值对凝胶溶胀度,以及PEG用量和分子量对凝胶溶胀速率的影响.结果表明,海藻酸钠的加入能够赋于PNIPAM pH敏感性能,所制备水凝胶的溶胀度随着pH值的改变而改变.在酸性条件下,凝胶溶胀度随SA用量的增加而减小;在碱性条件下,凝胶溶胀度随SA用量的增加而增大.在酸性和碱性条件下,水凝胶溶胀度都随着PEG用量的增多和PEG分子量的增大而增大,且与传统水凝胶相比,溶胀速率有较大程度的提高.     

F68大单体/HEMA共聚水凝胶的制备及性能研究(Ⅰ):温度敏感性

本文以温度敏感性Pluronic F68与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应制备可光聚合的F68/GMA大分子单体,再在水溶液中与丙烯酸(AA)单体和甲基丙烯酸p-羟乙酯(HEMA)经紫外光原位聚合制备温度敏感水凝胶.详细地研究了水凝胶在不同温度下的溶胀性能.溶胀动力学测量的结果表明,该水凝胶具有温度响应性且具有可逆性.     

PDMAA/Clay纳米复合水凝胶的制备与性能

以无机黏土为交联剂,采用偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂制备了新型的聚N,N ＇-二甲基丙烯酰胺/黏土(PDMAA/Clay)纳米复合水凝胶,作为对比,采用过硫酸钾(KPS)为引发剂制备了相对应的水凝胶.对两种纳米复合水凝胶的结构、形态、溶胀行为和力学性能等进行了研究.试验表明,黏土的结晶结构均已被破坏,黏土规整的片层被剥离并在凝胶中无序分布,起到交联剂的作用.随着黏土含量的增加,水凝胶的溶胀速率和溶胀度降低.采用AIBN制备的PDMAA/Clay水凝胶具有更好的韧性及更高的断裂强度,其断裂伸长率可达1 800％以上,而KPS制备的水凝胶的断裂伸长率在1 200％左右.     

NIPA/SPAPS共聚水凝胶的合成及性能

以N—异丙基丙烯酰胺为单体与少量丙烯酸(3—磺酸)丙酯钾盐共聚,以N,N—亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,得到一种具有较大溶胀比的阴离子型温敏水凝胶。对其热敏性能、溶胀性能,以及阴离子单体用量对上述性能的影响进行了探讨,并对收缩动力学和再溶胀动力学进行了表征。结果表明,在一定阴离子含量范围内,随着凝胶中阴离子含量的增加,凝胶的相转变温度升高,水凝胶的溶胀率和水保留率也增加。考察了该水凝胶对甘草酸的分离吸收性能及对蛋白质溶液的浓缩性能,并尝试用水凝胶中水的状态理论对结果进行了解释,初步证明可将该水凝胶用于中草药有效成分的分离。     

聚丙烯酰胺/甲基纤维素半互穿网络的制备及溶胀动力学研究

 以过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N′-二甲基双丙烯酰胺(MBA)、四甲基乙二胺(TEMED)为催化剂,在室温下通过水溶液自由基聚合,制备了聚丙烯酰胺/甲基纤维素半互穿网络(PAM/MC semi-IPN)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)对凝胶结构进行了表征,考察了MC含量和温度对凝胶外观、平衡溶胀和溶胀动力学的影响。从FT-IR图谱可看出,随MC含量增加,PAM酰胺Ⅰ带的吸收峰从1632cm^-1移到1650cm^-1,表明PAM与MC发生了明显的氢键相互作用。随MC含量增加,凝胶颜色从透明到乳白色逐渐加深。随温度升高,各组分凝胶的平衡溶胀比都增大。随MC含量的增加,相同温度下,凝胶的平衡溶胀比下降。另外,半互穿网络凝胶的尺寸随温度升高没有明显变化,说明MC在高温下的相转变并未造成半互穿网络的体积相变。凝胶的溶胀动力学显示,凝胶在100min前均快速溶胀,在200min以后溶胀速度变缓,最终趋于平衡。扩散指数(n)和溶胀速率(k)的数据表明,温度对扩散机理有很大影响,并且MC含量低于1.0%时凝胶组成对扩散机理影响不大。通过线性拟合的R²可知,各组分凝胶在各温度下均较好的符合二级动力学方程,并且MC含量低于1.0%时对凝胶的初始溶胀速率影响不大。     

聚电解质/黏土杂化水凝胶的溶胀性能

基于一种新型聚电解质水凝胶及其与黏土杂化水凝胶的合成，考察了所得凝胶的溶胀性能。与单一聚电解质凝胶相比，含黏土的杂化型凝胶有增强的溶胀能力和pH敏感性；其溶胀机理遵循Fickian扩散模式。     

Preparation and Characterization of pH-Sensitive Polyvinyl Alcohol Hydrogel for Cancer Therapy

Hydrogel has emerged as an excellent carrier platform for smart drug delivery and effective cancer treatment due to its high water content, good biocompatibility and sufficient mechanical properties. In this work,the DOX-loaded polyvinyl alcohol（ PVA）hydrogel was prepared by freeze-thawing technique. The swelling test and the mechanical properties of the pure PVA hydrogels were performed. In addition, the in vitro drug release profiles were examined and the in vitro antitumor efficiency against He La cells was also estimated. The results indicated that the resulting PVA hydrogels contained significant amounts of water and possessed good mechanical properties,and DOX-loaded PVA hydrogel exhibited a sustained and p H-responsive DOX release. The MTT assays also demonstrated that the released DOX could effectively inhibit the proliferation of He La cells. Thus,the cross-linked PVA hydrogel can be further developed as a promising platform for cancer therapy.     

溶液特征对GCL膨胀和渗透特性的影响

利用自由膨胀试验和渗透试验研究了溶液阳离子的离子价、浓度和水化离子半径对GCL(土工织物膨润土垫)中膨润土膨胀特性和GCL渗透性能的影响.试验结果表明溶液的这些特征均对GCL的膨胀性和渗透性有不同程度的影响:膨润土的自由膨胀量随着阳离子离子价和浓度的增大而逐渐减小,而GCL的渗透系数则逐渐增大;1价阳离子溶液的浓度对GCL的膨胀量和渗透系数影响显著,而2价或3价阳离子溶液浓度的影响较小;对于1价阳离子溶液,膨润土的自由膨胀量随着水化离子半径的增大而增大,而GCL渗透系数则随之减小.最后,根据研究结果和相关理论对GCL的膨胀和渗透特性进行了机理分析.     

沥青混合料小梁疲劳试验的有限元模拟

小梁重复弯曲试验是评价沥青混凝土抗疲劳性能的一项重要室内试验。根据断裂力学原理,采用有限元方法,模拟计算小梁疲劳试验。结果表明,这种方法的计算结果可以与实际试验结果取得较好的一致性。在深入研究计算模型中的材料参数后,该方法可用于评价沥青混合料的抗疲劳性能。     

PVA/PAA/BC复合水凝胶的制备与性能

利用冰冻–解冻循环法制备聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸(PAA)/细菌纤维素(BC)复合水凝胶.研究BC与单体丙烯酸(AA)用量对PVA/PAA/BC复合水凝胶的力学性能和溶胀特性的影响,初步探讨PVA/PAA/BC复合水凝胶的pH敏感性.实验结果表明:随着BC添加量的增多,PVA/PAA/BC复合水凝胶的含水率和拉伸强度与PVA/PAA水凝胶相比均有一定程度的提高,SEM表明复合水凝胶的网络交联点增多;加入AA会使复合水凝胶拉伸强度减小,但溶胀性能提高很多.综合考虑,BC添加量为4%,AA添加量为8%时,各项性能均较好.     

Gelation and swelling behavior of oxidized konjac glucomannan/chitosan hydrogel

The gelating and swelling mechanisms of the hydrogel formed from oxidized konjac glucomannan (OKGM) and chitosan (CS) were studied by Fourier transform infrared (FT-IR) spectrometry. FT-IR spectra illustrate that the interaction of polysaccharides forms the hydrogen bonds and interchain salt bonds and the dissocation of which dominates the swelling behavior in buffer solutions of different pH. The concentration of salt ion has effect on swelling behavior through the difference of salt ion concentration between in solution and in network of hydrogel, which causes penetrating pressure. Moreover, the Swelling degree and hydrogel strength could be modulated by varying conditions. It is indicated that the hydrogel has pH-sensitive and salt ion sensitive properties. The prepared optimum condition selected by varying conditions is thatr=0.2;t=30 min;T _p=343 K andI=1.6. Foundation item: Supported by the National Science Foundation of China (29574173) Biography: He Dong-bao (1945-), male, Professor, research direction: modifying and gelating of natural polysaccharides.