水凝胶的合成及应用

1、水凝胶的合成及应用,University of Science and Technology of China,主讲：池海波 组员：何泓川 李思齐 池海波 叶盛 徐畅 朱星群 叶仕凡 崔常松 杨益 孟婧 韩赫兴 王楚亚 王智 李展 张宇,University of Science and Technology of China,目录,4,水凝胶的定义,1,2,3,5,水凝胶的分类,主要合成思路,水凝胶的应用,总结与展望,一、水凝胶的定义,水凝胶是具有亲水基团，在水中能够溶胀并保持大量水分而又不会溶解的三维网络结构交联聚合物,University of Science and Technolog

2、y of China,水凝胶实物图,水凝胶结构示意图,一、水凝胶的定义,University of Science and Technology of China,二、水凝胶的分类,University of Science and Technology of China,根据键合作用的不同 物理凝胶： 物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的, 这种凝胶是非永久性的, 通过加热凝胶可转变为溶液, 所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶 化学凝胶： 是由化学键交联形成的三维网络聚合物, 是永久性的, 又称为真凝胶,二、水凝胶的分类,University of Science and

3、Technology of China,根据合成材料的不同 （古老又新颖） 根据大小和形状的不同 （宏观兼微观） 根据对外界刺激的响应 （传统且智能）,合成水凝胶：聚氧化乙烯，聚乙二醇，聚乙烯醇,宏观水凝胶：柱状，膜状，多孔海绵状，纤维状，球状,微观水凝胶：纳米级，微米级,传统水凝胶：无响应或响应不明显,环境敏感的水凝胶：pH，温度，光，电，压力等,天然水凝胶：琼脂糖，胶原，海藻酸盐,三、主要合成思路,University of Science and Technology of China,化学交联,2,物理交联,1,1. 物理交联,University of Science and Tec

4、hnology of China,通过氢键发生交联,1,从两亲性接枝和嵌段聚合物,2,通过结晶发生交联,3,通过离子相互作用交联,4,通过蛋白质相互作用交联,5,2. 化学交联,University of Science and Technology of China,通过互补基团的化学反应交联,1,通过高能量辐射交联,2,通过自由基聚合交联,3,利用酶交联,4,3. 合成方法实例（光固法/热固法）,University of Science and Technology of China,单体,预聚物,水凝胶,光固法,加 热,热固法,3. 合成方法实例,University of Scien

5、ce and Technology of China,四、水凝胶应用实例,University of Science and Technology of China,1.水凝胶伤口涂敷材料,University of Science and Technology of China,水凝胶伤口敷料,水凝胶伤口敷料的优点 1.防止体液损失 2.透氧 3.加速伤口愈合,1. 纳米银抗菌水凝胶薄膜敷料,University of Science and Technology of China,研究思路,制备流程图：,University of Science and Technology of Chi

6、na,1. 水凝胶面膜,University of Science and Technology of China,水凝胶面膜,水凝胶面膜的优点 1.柔软，和面部契合度高 2.无刺激，生物相容性好 3.锁水，保持皮肤水嫩光滑,肤若凝脂 温泉水滑洗凝脂,2. 药物缓释水凝胶,University of Science and Technology of China,水凝胶药物缓释的优点 1.无毒 2.生物相容性好 3.优异的药物负载能力，化学 结构稳定 4.快速的溶胀和去溶胀速率，刺激响应性好 5.可在人体里溶解，从而被排出,2. 药物缓释水凝胶,University of Science an

7、d Technology of China,靶向定位千军万马夺上将首级 水凝胶包覆事了拂衣去，深藏功与名,3. 水凝胶3D打印,University of Science and Technology of China,美剧西部世界片头,3. 水凝胶3D打印,University of Science and Technology of China,水凝胶3D打印示意,4. 水凝胶隐形眼镜,University of Science and Technology of China,加拿大多伦多大学研究人员开发出一种新型水凝胶生物材料，有助于保持细胞活性，也能使它们更好地结合成组织。试验显示，运

8、用这一材料能在一定程度上改善视力，甚至逆转失明。 研究人员用干细胞培养了感光受体，把它们装入水凝胶注射到失明小鼠的眼睛里。随着越来越多的细胞存活、生长在一起，小鼠在一定程度上恢复了视力。 此外，当水凝胶把细胞送到指定地点后，就会溶解并在几周内被身体吸收。,五、总结与展望,University of Science and Technology of China,水凝胶的广泛应用 对人体： “面膜”“人工软骨”“药物缓释”“伤口涂敷” 有面子，有里子，有底子，文武双全，内外兼修 对自然： “水土保湿剂”“重金属吸附剂”“雾霾吸收剂” 有青山，有绿水，有蓝天，春回大地，锦绣河山 人与自然和谐相处！

9、,五、部分参考文献,University of Science and Technology of China,1.Dickey M D. Hydrogel composites: Shaped after printJ. Nature materials, 2016, 15(4): 379-380. 2. Ozay, H., Sahin, O., Koc, O. K., 23(6):66072. 5. Liu M, Ishida Y, Ebina Y, et al. An anisotropic hydrogel with electrostatic repulsion between cofacially aligned nanosheetsJ. Nature, 2015, 517(7532): 68-72. 6. Akhtar, M. F., Hanif, M., & Ranjha, N. M. (2016). Methods of synthe