水凝胶的合成及应用

Logo水凝胶的合成及应用UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChina目录4水凝胶的定义1235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UniversityofScienceandTechnologyofChina水凝胶实物图水凝胶结构示意图一、水凝胶的定义UniversityofScienceandTechnologyofChina二、水凝胶的分类UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChina化学交联32物理交联311.物理交联UniversityofScienceandTechnologyofChina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52.化学交联UniversityofScienceandTechnologyofChina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43.合成方法实例（光固法/热固法）UniversityofScienceandTechnologyofChina单体预聚物水凝胶光固法加热热固法3.合成方法实例UniversityofScienceandTechnologyofChina四、水凝胶应用实例UniversityofScienceandTechnologyofChina1.水凝胶伤口涂敷材料UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChinaUVN2VacuumdryPeelCastedinPetridishFormationofhydrogelFreestandingthinfilmAgNO3Ag+C6H12O6OH-AgNPsPVAPAAcrosslinkingAACSPVA/CS/Aghydrogelfilm研究思路制备流程图：1.0gPVA38.6mLH2O0.4gCS在90℃下，混合搅拌2h冷却至50℃2.5mlAAPVA/CS/AA溶液均匀溶液移到培养皿冷却至室温，通N2，超声30min搅拌均匀在N2中，紫外光下交联PVA/CS水凝胶薄膜60℃下，真空干燥24hPVA/CS水凝胶薄膜15ml30mMAgNO3Ag+@PVA/CS15ml30mMC6H12O6和50mMNaOHPVA/CS/Ag薄膜黑暗中浸泡6小时后，洗涤室温下反应3小时，洗涤，真空干燥UniversityofScienceandTechnologyofChina1.水凝胶面膜UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChina美剧《西部世界》片头3.水凝胶3D打印UniversityofScienceandTechnologyofChina水凝胶3D打印示意4.水凝胶隐形眼镜UniversityofScienceandTechnologyofChina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UniversityofScienceandTechnologyofChina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！五、部分参考文献UniversityofScienceandTechnologyofChina1.DickeyMD.Hydrogelcomposites:Shapedafterprint[J].Naturematerials,2016,15(4):379-380.2.Ozay,H.,Sahin,O.,Koc,O.K.,&Ozay,O.(2016).ThepreparationandapplicationsofnovelphosphazenecrosslinkedthermoandpHresponsivehydrogels.JournalofIndustrialandEngineeringChemistry,43,28-35.doi:10.1016/j.jiec.2016.07.0433.AhmedEnasM,AggorFatmaS,AwadAhmedM,El-ArefAhmedT.Aninnovativemethodforpreparationofnanometalhydroxidesuperabsorbenthydrogel.CarbohydrPolym2013;91:693–8.4.LiYuhui,HuangGuoyou,ZhangXiaohui,LiBaoqiang,ChenYongmei,LuTingli,LuTianJian,XuFeng.Magnetichydrogelsandtheirpotentialbiomedicalapplications.AdvFunctMater2013;23(6):660–72.5.LiuM,IshidaY,EbinaY,etal.Ananisotropichydrogelwithelectrostaticrepulsionbetweencofaciallyalignednanosheets[J].Nature,2015,517(7532):68-72.6.Akhtar,M.F.,Hanif,M.,&Ranjha,N.M.(2016).Methodsofsynthesisofhydrogels...Areview.SaudiPharmJ,24(5),554-559.doi:10.1016/j.jsps.2015.03.022LogoUniversityofScienceandTechnologyofChina