聚苯胺导电水凝胶基柔性应变传感器的制备

以蒙脱土改性聚丙烯酰胺水凝胶为基底,通过苯胺预渗透方法制备聚苯胺浓度梯度分布的聚苯胺/改性蒙脱土/聚丙烯酰胺（PANI/DCM/PAM）导电水凝胶（PDPG）,重点考察力学性能和应变传感性能。结果表明：壳聚糖改性蒙脱土的分散液稳定性明显提高;苯胺预渗透5 s、脱水5 h所得PDPG水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率分别达到194 kPa和685%;改变苯胺预渗透时间可以调控PDPG水凝胶的导电性能和传感性能;当应变为0~400%时,PDPG水凝胶的灵敏度（GF）最高值为7.02。基于PDPG导电水凝胶的柔性应变传感器能够实现对人体全尺度运动的监测,并具有很好的循环稳定性。     

耐温耐盐聚合物堵剂的制备及性能研究

针对高温高矿化度地质条件特点,合成了对苯乙烯磺酸钠–2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸–膨润土聚合物堵剂。采用不同浓度盐溶液、使用温度及时间评价其耐盐耐温性能,优化了携带液体系,采用岩芯模拟实验考察堵剂封堵效果及耐冲刷性能。结果表明：该堵剂在80130 ℃恒温放置60 d 后树脂的吸水率和强度基本保持不变,树脂耐温性能良好;在质量分数30% 的模拟盐水溶液中吸水率仍可达12.00 g
g..1,树脂的耐盐性能良好;树脂在含水40% 的乳化油中3 h 不膨胀;岩芯实验测定聚合物堵剂在高渗和中渗通道中封堵率达到99.96% 和96.41%,经30 PV 水长期冲刷封堵率仍可达95.12% 和94.43%。     

Cell orientation on a stripe-micropatterned surface

Stripe-micropatterned surfaces have recently been a unique tool to study cell orientation. In this paper, we prepared, by the photolithography transfer technique, stable gold （Au） micropatterns on PEG hydrogel surfaces with defined cell-resistant （PEG hydrogel） and cell-adhesive （gold microstripes） properties. 3T3 fibroblasts were cultured on Au-microstripe surfaces to observe cell adhesion and orientation. Five statistical parameters were defined and used to describe cell orientation on micropatterns. With the increase of inter-stripe distance, the orientational order parameter, the ratio of long and short axes of a cell, and the occupation fraction of cells on stripes increased gradually, whereas the spreading area of a single cell decreased. The abrupt changes of these four parameters did not happen at the same inter-distance. The adhesion ratio of a cell on Au stripes over cell spreading area did not change monotonically as a function of inter-stripe distance. The combination of the 5 statistical parameters represented well the cell orientation behaviors semi-quantitatively.     

芘荧光探针跟踪纳米复合水凝胶的形成过程

采用阳离子型芘荧光探针芘甲胺基盐酸盐跟踪聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)/锂藻土Laponite原位聚合制备纳米复合水凝胶的过程.首先通过提高Laponite分散液的离子强度,采用离心分离和紫外-可见光吸收光谱验证了荧光探针在Laponite片层上的吸附;然后通过跟踪吸附荧光探针的激基缔合物的荧光光谱,发现反应液在聚合反应开始20min后出现的乳白色不透明现象与体系中形成的PNIPAm链的不均匀分布相关.聚合生成的高分子链吸附在Laponite片层周围,占据了片层上一定的空间,使得吸附在Laponite片层上的荧光分子被挤压而靠近,造成荧光激基缔合物的出现,因此可以通过荧光光谱变化来推测纳米复合(NC)凝胶聚合过程中透光率的变化及生成的聚合物链与交联剂Laponite之间的相互作用,这为深入认识NC凝胶的交联结构提供了一种实验方法.     

丝素蛋白/聚氨酯两性水凝胶的制备及性能研究

采用2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和N-甲基二乙醇胺(MEDA)分别作为阴、阳离子型扩链剂,在聚氨酯(PU)预聚体结构上先后引入两种离子型的亲水基团,再将制得的聚氨酯预聚体与丝素蛋白(SF)水溶液混合交联,得到SF/PU两性水凝胶.通过衰减全反射(ATR)、扫描电子显微镜(SEM)表征其结构、微观形貌及多孔结构.结果表明:制备出的SF/PU两性水凝胶具有明显的孔洞结构,孔径分布在15μm左右.通过测试在不同条件下的吸水溶胀比(SR)和平衡溶胀含水量(EWC),分析了两性水凝胶的溶胀动力学机理.通过万能实验拉力机测试了两性水凝胶的机械性能,当SF/PU比例为65/35时,水凝胶材料的压缩强度达到最大值,为0.577 MPa;当SF/PU为50/50时水凝胶有着最大变形率,为85.8%.     

聚乙烯醇/聚丙烯酰胺水凝胶基小口径人工血管材料

结合浇注法及编织法制备了一种编织管增强的聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶小口径人工血管材料(内直径6 mm),并进行了一系列表征。结果表明:当该人工血管材料的拉伸伸长率为50%时,拉伸强度可达到(905.6±63.1)kPa,压缩弹性回复率为(93.4±6.7)%,缝合线固位强力为(9.89±0.64)N;在80~120 mmHg条件下,径向顺应性达到(3.11±0.09)%,是商用e-PTFE人工血管的6.9倍;材料的细胞相容性良好,溶血率极低,属于不溶血材料。     

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。     

耐电压型聚P(NIPAAm-co-DMAEMA)水凝胶的合成与性能

 电场敏感水凝胶是由高分子三维网络与溶剂水组成的多元体系,并且在电场作用下会产生可逆弯曲或消溶胀的水凝胶。本文以异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合法制备了一系列电场敏感性水凝胶,研究了不同质量分数的NaCl溶液、温度、接触电场对水凝胶溶胀率的影响。研究表明,合成的一系列P(NIPAAm-co-DMAEMA)水凝胶中,随着单体NIPAAm量的增加,在去离子水中的平衡溶胀率下降,同时随着NaCl质量分数的增加,平衡溶胀率下降,但即使在质量分数为0.9%的NaCl溶液中,最大溶胀率仍达89g/g,即保水率44%;共聚得到的水凝胶LCST温度在43℃左右,有望成为良好的温敏性材料。在接触电压刺激下,随着样品水凝胶中DMAEMA含量的增加,水凝胶的质量保持率Rm依次减小。传统阴离子单体或阳离子单体聚合而成的水凝胶在电场作用下消溶胀十分明显,而本文采用阳离子单体与非离子单体共聚合成得到的水凝胶的Rm与时间的关系可以用拟合方程较好地描述,根据得到的拟合方程外推,该水凝胶在通电360min后保水率仍可达53%。这种良好的耐电压性,使该水凝胶更好地应用于人工肌肉和仿生技术及人造保险丝。     

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。     

海藻酸盐复合凝胶在骨组织工程中的研究进展

骨组织工程支架是以修复缺损的骨并恢复其功能为目的而开发出的人工支架。海藻酸盐是世界上含量最丰富的海洋生物高分子聚合物,其在骨组织工程材料中的应用已被大量研究报道。虽然海藻酸盐作为骨组织支架材料具有优异的生物相容性、良好的生物可降解性和无免疫原性等优点,但是仍存在机械强度较弱、缺乏细胞特异性结合位点、支架结构在生理环境中易被破坏等缺点,严重限制其在骨组织工程中的应用。目前,研究者已经研究出几大类海藻酸盐复合支架材料,这些材料均表现出优异的力学性能和生化性能,因此,海藻酸盐复合支架材料可能在骨组织修复和再生方面具有较高的应用价值。本文主要针对海藻酸盐复合支架材料在骨组织工程中的应用作简要概述。