水凝胶制备及其研究进展.docx

水凝胶的制备及其应用进展摘要水凝胶是一类具有广泛应用的聚合物材料，它在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。由于其特殊的结构和性能，水凝胶自人们发现以来，一直被人们广为研究。本文综述了近些年国内外在水凝胶制备和在生物医药、环境保护等方面的一些研究进展，并对水凝胶的应用前景做了一些展望。关键词水凝胶 药物释放 壳聚糖 染料吸附凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro-gel)、醇凝胶(alcogel)和气凝胶(aerogel)等。水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。[1]正因为水凝胶的这种特性，水凝胶能够对外界环境，如温度、pH、电场、磁场等条件变化做出响应。近年来，对水凝胶的研究逐渐深入。水凝胶的应用也越来越广泛，不仅在载药缓释、环境保护方面有很大用途，而且在喷墨打印等方面也有越来越大的作用。一、水凝胶的制备（一）PVA水凝胶的制备上世纪50年代,日本科学家曾根康夫最早注意到聚乙烯醇(PVA)水溶液的凝胶化现象。由于PVA水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高机械强度)、高吸水量和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。PVA水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛[2]。龚桂胜，钟玉鹏[3]等人利用冷冻-解冻法制备了不同类型高浓度聚乙烯醇（PVA）水凝胶，研究了PVA水凝胶的溶胀率、拉伸强度和流变特性。他们发现不同类型的高浓度 PVA 水凝胶的力学性能相差较大，高分子量的 PVA 水凝胶的拉伸强度较低；这与低浓度的水凝胶相反。徐冰函[4] 首先制备PVA水凝胶，再以PVA水凝胶作为载体利用反复冷冻的方法成功制备含有二甲基砜的PVA水凝胶。实验制备的MSM/PVA水凝胶具有优良的理化性能，并且可以用于人工敷料的制备。同时研究发现，二甲基矾在PVA水凝胶内缓慢释放,24h后释放量可达55%以上。体外细胞实验证明MSM/PVA水凝胶对细胞无毒副作用,对细胞增殖具有促进作用,其中以1%MSM用VA对细胞的增殖能力最强。（二） PEG水凝胶的制备乔从德等人[5]用热引发水溶液聚合法制备了聚乙二醇/聚丙烯酸共混水凝胶。研究了聚乙二醇(PEG)分子量、反应时间、引发剂含量对反应转化率的影响,并对其进行了溶胀度、DSC等的表征。孙大辉，孙燕等人[6]通过分子设计利用接枝共聚法将低熔点的结晶性,不同分子量的PEG接枝到高熔点的PVA高分子骨架材料上,获得具有可逆相变特性、不同相变温度的功能高分子材料,在此基础上制备温敏性水凝胶,对其温敏性能及影响因素进行了研究。YoheiKotsuchibashi和Ravin Narain两人[7]通过RAFT聚合，以MEO2MA和OEGMA为单体，合成了核-壳结构的纳米水凝胶，这种水凝胶具有pH和温度双重响应性。（三）复合水凝胶的制备1、氧化石墨烯复合水凝胶制备黄以万[8]用不同含量的氧化石墨烯（GO）纳米片引入到制备水凝胶的单体、引发剂及交联剂混合溶液中,通过原位溶液聚合法成功制备出了两种体系的GO/高分子新型复合水凝胶。李亚平等人[9]采用冷冻-解冻方法制备了物理交联的聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶。刘翠云等人[10]采用与李亚平等人类似的反复冷冻-解冻法制备了聚乙烯醇(PVA)/明胶/氧化石墨烯(GO)纳米复合水凝胶。刘瑞琼[11]等人以无机氧化石墨烯(GO)为交联剂制备了具有较好拉伸性能的有机／无机纳米复合水凝胶。该实验以GO和有机N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为共交联剂,丙烯酰胺(AM)为单体,采用原位自由基聚合的方法制备了PAM/(GO-BIS)纳米复合凝胶。李志强[12]等人主要以无机粘土、表面改性氧化石墨烯(GO)作为为交联剂,分别制备了具有较好机械性能的半互穿聚合物网络水凝胶；在此基础上制备了双网络(DN)纳米复合水凝胶。2、壳聚糖复合水凝胶的制备壳聚糖( CS)是一种无毒、可生物降解、具有良好生物相容性的天然高分子材料, 被广泛应用于环境工程等领域[13]。但壳聚糖亲水性较差,不溶于水,仅能溶解在酸性溶液中 ,限制了其在生物领域和生物大分子药物传输递送上的应用。壳聚糖复合水凝胶相对于壳聚糖水凝胶来讲，各项性能更为优良。因此，壳聚糖复合型水凝胶成为科学家争相研究的对象。司徒方民等[14]采用聚乙烯醇为基础材料，以季铵盐壳聚糖为抗菌剂，丙三醇为辅料，采用溶液共混法制备聚乙烯醇/季铵盐壳聚糖复合水凝胶作为皮肤烫伤敷料，通过流变实验、抗菌实验、细胞实验以及动物活体实验考察复合水凝胶的综合性能。崔玮[15]采用正交试验法,以持粘力、初粘力、剥离强度以及残留和