PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究

荧光水凝胶因其优异的光学性能、生物相容性等优点受到广泛关注。本研究通过冻融法，将硅烷碳点(Si-CDs)与聚乙烯醇(PVA)复合，制备了一种具有pH响应性和抗菌活性的聚乙烯醇-碳量子点复合荧光水凝胶(PVA-CDs),表征了PVA-CDs水凝胶的微观结构，并研究了其机械性能、流变性能、吸水性、细胞相容性以及抗菌活性。实验结果表明，碳量子点的引入，显著改善了水凝胶的力学性能，降低了水凝胶的溶胀比。在不同的酸碱环境中，掺杂了荧光碳点的PVA-CDs复合水凝胶显示出不同颜色的荧光，证明PVA-CDs复合水凝胶具有优异的pH响应性。经PVA-CDs复合水凝胶处理的细菌培养板上形成了清晰可见的抑菌圈，表明其有良好的抗菌活性。此外，所制备的荧光水凝胶材料同时具备pH响应性、抗菌活性和细胞相容性，为开发生物医用材料提供了新的思路和重要理论依据。     

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.     

羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸水凝胶的制备及体内外评价

以丙烯酸(AA)和羧甲基壳聚糖(CMC)为单体,通过热引发自由基接枝共聚反应,制备了一种新型pH敏感的羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸(CMC-g-PAA)水凝胶。FT-IR结果表明成功实现了聚合反应,溶胀性实验表明CMC-g-PAA水凝胶具有明显的pH敏感性。以胰岛素(INS)为模型药物,将其负载到CMC-g-PAA水凝胶中,得到了载药量为216.5mg/g的载药凝胶。体外释放曲线表明:在pH值为1.2的条件下,2h后INS的累计释放量为(16.3±2.6)%;在pH值为7.4的环境中,2h后INS的累计释放量达到(57.2±3.5)%。说明载药凝胶可以在肠道环境中靶向释放INS,避免INS被胃酸和胃蛋白酶破坏。动物实验结果表明,负载INS水凝胶具有良好的降血糖效果。CMC-g-PAA水凝胶与Caco-2细胞共同培养,细胞存活率接近100%,表明水凝胶对Caco-2细胞没有细胞毒性。CMC-g-PAA水凝胶在蛋白或多肽类药物定位递送方面具有优良的应用前景。     

含银水凝胶的制备及其用于创伤敷料的研究

指出了水凝胶是一类性能优良的新型创伤敷料,它具有高吸收、保湿、易更换等优点.为赋予水凝胶抗菌性能,制备和研究了含有纳米银的羧甲基壳聚糖/氧化海藻酸钠复合水凝胶.用硝酸银溶液以柠檬酸三钠为还原剂和海藻酸钠为稳定分散剂制得了纳米银胶体溶液,将不同含量的纳米银胶体溶液加至羧甲基壳聚糖水溶液和氧化海藻酸钠水溶液的混合液中,制备了含有纳米银的水凝胶.通过紫外-可见光谱法、透射电镜、抗菌和细胞毒性实验对其进行了检测.结果表明:硝酸银被还原成纳米银,纳米银颗粒的粒径约为20 nm.当水凝胶中纳米银浓度为16.67μg/m L时,水凝胶能有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长.水凝胶对细胞毒性很低.故所制备的抗菌水凝胶有望用于创伤敷料.     

反相微乳液制备pH响应型纳米水凝胶及其作为药物载体的研究

利用反相微乳液聚合,通过改变交联剂含量制备不同粒径的纳米水凝胶聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-co-甲基丙烯酸羟乙酯)(P(DMAEMA-co-HEMA)).纳米水凝胶的结构和形貌通过FT-IR、1H-NMR和TEM等进行了表征.利用紫外-可见分光光度计(UV)检测溶液在不同pH下的透光率,结果显示纳米水凝胶在酸性条件下有明显的溶胀现象.选取阿霉素(DOX)为模型药物研究了该纳米水凝胶作为药物载体的可行性,结果发现该纳米水凝胶能很好地负载药物,载药率达45.7%.利用紫外光谱法测定载药纳米水凝胶分别在pH 5.0和7.4的溶液中的药物释放行为,结果表明该纳米水凝胶具有较好的pH响应性,在酸性条件下纳米水凝胶的溶胀现象使得药物释放速率比在中性环境下快.     

光交联羧甲基壳聚糖衍生物水凝胶的制备及性能研究

以叠氮基团的光耦合反应为交联反应制备了叠氮化羧甲基壳聚糖(AZ-CMCS)水凝胶。利用FT-IR红外光谱、1H-NMR核磁共振谱表征了AZ-CMCS的结构,使用紫外可见分光光度计和流变仪跟踪了AZ-CMCS凝胶的光交联过程,并验证了凝胶的可注射性.使用水接触角测试仪表征了凝胶的亲疏水性.以牛血清白蛋白(BSA)为模型药物研究了水凝胶在不同pH值下的药物释放性能,并研究了人胚胎肺成纤维细胞(MRC-5)在水凝胶上的生长情况.结果表明:通过紫外光照射可快速得到AZ-CMCS水凝胶,反应条件温和,易于控制;AZ-CMCS水凝胶具有较好的可注射性,且具有一定的pH响应性,其能够实现包载药物和药物控释的功能;此外AZ-CMCS水凝胶对细胞无毒,可作为细胞支架,具有较好的应用前景.     

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.     

pH敏感性可注射型醛基瓜尔豆胶-托普霉素自愈抗菌水凝胶及其性质

微生物感染是当今严重危害人类健康、威胁人类安全的公共卫生问题之一,有效抑制微生物感染特别是抑制其耐药性是当今研究热点,抗生素水凝胶作为一种新型生物响应医学材料,能实现缓释靶位给药,达到清除微生物的目的.本研究以氧化瓜尔豆胶作为生物兼容性好的可降解天然多糖为骨架,通过席夫碱反应(可逆亚胺键)接枝托普霉素制备了一种可自愈、原位注射成型的酸敏性抗菌水凝胶,并研究了它们的流变学、自愈能力、可注射性、pH响应性、生物相容性和体外抗菌性能.结果表明,凝胶能负载相当量的托普霉素,凝胶具有优异的自愈性能、良好的切稀和可注射性,呈现酸敏给药模式.扫描电镜显示所得水凝胶成多孔网络结构,适合药物、细胞或生物大分子的运载,适于微创抗感染治疗手术的实施,具有潜在的应用价值.     

刺激响应水凝胶材料的研究进展

凝胶具有独特的基于化学键或物理作用交联形成的三维网状结构.刺激响应水凝胶在外界环境变化时通常展现出独特的响应性溶胀行为.近年来,科研人员构建了各种各样的pH响应水凝胶、温度响应水凝胶和光响应水凝胶等水凝胶材料,并对其响应机制进行了研究.文章综述了近年来科研人员在刺激响应水凝胶材料的构建及响应机制研究方面开展的工作,并对刺激响应水凝胶的应用进行了展望.     

PVA/PAAm水凝胶人工血管材料及其血液相容性

利用生物医用水凝胶具有良好的生物相容性、弹性及结构稳定性等特点,设计并编织了一种PET管道,以增强PVA/PAAm水凝胶人工血管材料的力学性能,并表征其血液相容性。研究结果表明,该增强水凝胶人工血管(reinforced hydrogel vascular graft,RHVG)属于不溶血、不凝血材料,抗血小板和其他血细胞黏附性能优异,能够延长凝血时间。当RHVG的拉伸应变为50%时,其拉伸应力可达到(273.28±15.08)kPa。RHVG的缝合线固位强力为(2.65±0.33)N。在10.64～15.96kPa(80～120mmHg)测试条件下,其动态径向顺应性为(4.58±0.76)%/13.3kPa,是商用e-PTFE人工血管的5.1倍。研究结果为进一步开发综合性能优良的水凝胶人工血管产品提供了新思路。     

pH敏感性壳聚糖/聚乙烯基吡咯烷酮水凝胶的制备及其性能

合成了pH敏感性壳聚糖/聚乙烯基吡咯烷酮水凝胶,研究了室温下该水凝胶在不同pH介质中的溶胀比.结果表明,在酸性溶液中凝胶的溶胀比远大于碱性溶液中的溶胀比,且其在不同pH溶液中重复可逆溶胀收缩.     

羧甲基壳聚糖/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及溶胀性能研究

制备了具有温度、pH值双重敏感特性的羧甲基壳聚糖／聚（N-异丙基丙烯酰胺）的半互穿网络水凝胶（CMCS／PNIPAAm semi-IPN）。研究了温度及pH值对该凝胶溶胀度的影响。结果表明，在强酸（pH值为1．0，2．71）、弱碱（pH值为7．4）和强碱的条件下，semi-IPN凝胶溶胀度均随着温度的升高而下降直至达到平衡状态。经pH值为2．71缓冲溶液浸泡处理的凝胶的相转变温度有明显的降低。该凝胶的消溶胀速率随着凝胶中CMCS组分含量的增加而增大。这些现象主要与水凝胶本身的微观结构以及所加入的羧甲基壳聚糖基团结构有关。     

双响应脂质体纳米凝胶的构建及性能

针对抗癌药物难以在肿瘤部位精准控制释放的问题,设计了一种双重响应脂质体纳米凝胶载体.通过模板原位聚合方法,本文构建了pH和还原双敏感的脂质体纳米凝胶(pH/R-lipogels),其中包括pH敏感的脂质体膜和二硫键交联的氧化还原敏感纳米凝胶内核.通过激光粒度仪和透射电镜研究了pH/R-lipogels的粒径分布和形貌,结果证明pH/R-lipogels粒径分布较窄且呈现出规则的球形结构.体外药物释放实验结果表明,载药双敏感脂质体纳米凝胶(DOX@pH/R-lipogels)能够快速响应pH值和GSH浓度的变化,提高阿霉素盐酸盐(DOX)的释放速率.体外细胞实验显示,DOX@pH/R-lipogels在肿瘤细胞微环境的刺激下,DOX能够被有效地释放进而促进4T1细胞凋亡.这些结果表明脂质体纳米凝胶在药物递送系统中具有很大的潜力并为膜材料的研究奠定了基础.     

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.     

生物还原响应的酶交联可注射水凝胶

可注射水凝胶作为生物材料被广泛用于生物医学领域. 合成了含有二硫键的葡聚糖衍生物(Dex-SS-PA), 使用辣根过氧化酶化学交联制备出新型的生物还原响应的可注射水凝胶. 系统研究了这些水凝胶的物理化学属性, 包括成胶时间、胶含量及降解性, 同时使用生死染色实验和噻唑蓝比色法实验评价了它们的细胞生物相容性. 研究结果表明, 葡聚糖的分子量越大、根皮酸的取代度越高、Dex-SS-PA 的浓度越大, 获得的水凝胶成胶时间越短、胶含量越高. 在还原环境中, Dex-SS-PA 水凝胶能够被降解. 此外, 这些水凝胶没有明显的细胞毒性. 因此, 这类新的水凝胶预示着较好的生物医学应用前景.     

智能海藻酸钙/PNIPAAm互穿网络水凝胶微囊制备研究

以海藻酸钙凝胶为聚合模板，过硫酸铵/偏重亚硫酸钠氧化还原引发剂体系、自由基水溶液法聚合制备了温度敏感和pH敏感的海藻酸钙/聚N异丙基丙烯酰胺（CA/PNIPAAm）互穿网络水凝胶微囊。并研究了引发剂用量、单体量、单体/海藻酸钠配比、缓冲液pH值等因素对该互穿智能水凝胶温度敏感和pH敏感性的影响。结果表明：该互穿凝胶微囊对pH/温度具有敏感溶胀性，可望作为口服药物缓释制剂的载体。     

水凝胶在多相离子溶液中的力-电-化学行为

为分析多相离子溶液中智能材料水凝胶的力电化学耦合行为,提出了一种简单耦合分析方法.该方法将多相混合介质理论的基本方程分解为具有简单耦合关系的两个问题电化学平衡问题和两相流动问题.以稳态压差下的渗透问题为算例,对生物软组织材料和水凝胶的力电化学响应进行了数值分析.计算结果表明,该方法能有效地分析生物软组织材料的响应并对水凝胶的响应提出预测.     

磁性pH响应型纤维素水凝胶的制备及载药研究

利用沉淀聚合和原位共沉淀法制得四氧化三铁负载的聚(羟丙基纤维素丙烯酸酯-co-丙烯酸)(P(HPCA-co-AA)@Fe_3O_4)水凝胶.研究了羟基(—OH)与丙烯酰氯(AC)的摩尔比和反应时间对羟丙基纤维素(HPC)的乙酰基修饰度的影响,通过FT-IR、~1H-NMR等对产物进行了表征.以水杨酸钠为模型药物,研究了水凝胶在不同pH环境下对药物的可控释放行为.结果表明,水凝胶具有良好的pH响应性,在碱性环境下的溶胀行为使药物释放量明显大于酸性环境下.     

壳聚糖/海藻酸钠自修复水凝胶的制备与性能

目的:水凝胶因与细胞外基质具有极其相似的性质在生物医用领域被广泛应用,而传统水凝胶的生物相容性和复杂的制备工艺限制了其应用的发展。本研究以天然多糖(壳聚糖和海藻酸钠)为原料设计一种自修复水凝胶的制备方案,拓展其在生物医用领域的应用。方法:首先,采用高碘酸钠氧化海藻酸钠(OSA)的方法制备带双醛基的OSA;然后,壳聚糖(CS)分子链上的氨基与OSA分子链上的醛基发生席夫碱反应形成亚胺键得到CS-OSA水凝胶。结果:红外光谱、扫描电镜和旋转流变仪表征结果表明,OSA和CS能够快速点击交联形成水凝胶,凝胶时间小于10 s,具有三维多孔结构、优异的机械性能和自修复性能。抑菌实验证明了该水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌性能,体外细胞培养实验证明该水凝胶没有明显的细胞毒性,动物皮肤创面模型实验证明该水凝胶具有促创面愈合的效果。结论:CS-OSA水凝胶具有良好的生物相容性和促创面愈合效果,在生物医用领域具有很好的应用前景。     

裂缝性低渗透油藏pH响应型聚合物深部调剖技术实验研究

针对裂缝性低渗油藏多发育微裂缝、非均质性严重、水窜严重,常规聚合物调驱技术难以发挥有效作用的难题,合成了一种具有pH响应型的聚合物,利用扫描电镜观测了其微观结构,并对其pH响应性、抗剪切性、流变性能、封堵性能进行了评价,最后利用驱油实验评价了其提高采收率能力。结果表明:该聚合物体系具有很强的pH响应特性及很好的耐温抗剪切性能,表现出"剪切变稀"的假塑性流体特性,其线网状聚集态也揭示了其pH响应机理。平均封堵率为87.97%,具有很强的选择性调剖性能,能大幅度提高低渗层的采收率。pH响应型聚合物深部调驱技术在裂缝性低渗透油田中可扩大注入水波及体积,大幅度提高油田采收率,具有较强适应性,对同类油藏增油控水具有一定借鉴作用。