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文档简介

膝关节和软骨是人体重要的组织，由于缺乏自愈性，软骨组织工程已成为修复软骨缺损的重要方法。水凝胶与软骨具有相似的三维网络结构和类生物环境，被誉为最理想的软骨替代材料。然而，与人体组织相比，传统高分子水凝胶在力学强度、生物相容性以及耐溶胀性等方面还有差距。因此制备耐溶胀仿软骨水凝胶仍然是一个挑战。近日北方民族大学雒春辉团队在《精细化工》上报道了一种高强度耐溶胀仿软骨水凝胶，以商品化的聚乙烯醇（PVA）和壳聚糖（CS）为原料，采用冻融循环（FT）并浸泡柠檬酸钠（Na3Cit）的方法，以PVA与CS之间的氢键作用以及CS侧链氨基与Cit3-离子键等非共价交联作用来制备PVA/CS复合水凝胶。通过FTIR、DSC、XRD以及SEM对水凝胶的结构与形貌进行分析，并借鉴橡胶弹性理论来计算水凝胶的交联密度。在此基础上，总结水凝胶结构与性能的相关性，为软骨仿生设计和构筑提供理论依据。摘要：利用冻融循环并浸泡柠檬酸钠的方法，制备了聚乙烯醇/壳聚糖（PVA/CS）复合水凝胶。通过FTIR、XRD，DSC和SEM表征了其结构和形貌，并测试了其机械性能。结果表明，PVA单网络水凝胶网孔尺寸在1.5~8.2μm，自由水含量为76.2%，有效交联密度为0.0288mol/L，抗拉和抗压强度仅为0.2和1.4MPa。而复合水凝胶由于氢键与离子键的协同交联作用，其网孔尺寸和自由水含量分别降低至1.5μm和1.4%，有效交联密度提高至0.4210mol/L，抗拉和抗压强度分别为9.3和16.6MPa。同时，该水凝胶还具有优异的抗疲劳与耐溶胀特性，连续压缩10次后水凝胶的抗压强度和韧性分别为初始值的88.1%和84.3%，在去离子水中溶胀平衡后的抗拉强度高达4.3MPa。结论（1）采用FT并浸泡Na3Cit的方法，不使用化学交联剂和有机溶剂制备了PVA/CS复合水凝胶。（2）由于氢键、离子键以及结晶微区等非共价键的能量耗散作用，所得水凝胶抗拉强度为9.3MPa，耗散能占总能量的90%左右，与软骨接近。（3）该水凝胶具有良好抗疲劳、耐溶胀和生物相容性，

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