我国科学家实现高强韧水凝胶材料新突破

水凝胶材料在生物医学领域展现了广阔的应用前景,成为当前最受关注的生物材料。然而水凝胶材料d生质弱,强度低、韧性差,成为限制其应用的瓶颈难题。尽管当前已有多种提升水凝胶力学性能的方法,例如双网络策略以及基于聚乙烯醇的结构优化策略,但这些方法无一例外涉及冗长制备流程或苛刻制备条件,限制了其临床转化应用。

植物单宁构筑的水凝胶材料及其生物医药应用

植物单宁在自然界中的储量非常丰富,其分子结构中含有的大量酚羟基易于化学修饰;同时,单宁具有较强的抗氧化、抗病毒和抗肿瘤等生物活性,对细菌和酶具有显著的抑制作用。为研究植物单宁在生物医药材料领域的利用范围,本文综述了单宁基水凝胶的研究进展及其在组织工程、药物输送和伤口敷料领域的潜在应用,并对材料的工业化制备方法进行了总结与概括。首先详细介绍了不同类型单宁基水凝胶的设计策略和形成机理,特别对单宁的分子结构、生化特性在水凝胶构筑过程中所起的作用进行了深入分析;然后对水凝胶的具体应用以及最新的研究热点进行了阐述;最后探讨了这类材料目前的局限性并对未来规模化的工业生产前景进行了展望。

导电水凝胶材料的制备及其应用研究进展

介绍了导电水凝胶的类型,将导电水凝胶分为聚电解质导电水凝胶、无机物填充类导电水凝胶、酸掺杂导电水凝胶以及导电高分子基导电水凝胶4大类;总结了在柔性穿戴电子产品、超级电容器/储能电池、导电涂料以及药物可控释放应用中导电水凝胶的研究前沿和动态;最后对导电水凝胶的发展前景进行了展望。

细胞相容性超分子大孔水凝胶材料诞生

安徽大学生命科学学院杨雪峰与华南理工大学边黎明团队合作,提出了一种凝聚层-水凝胶转变策略,制备出孔径为100μm的大孔水凝胶。在水凝胶中引入大孔隙以形成大孔水凝胶,有望支持所负载细胞的球形生长,并且增强细胞活力和生物功能。但是,现有大孔水凝胶主要通过模板法、冷冻法和气体发泡法等途径形成,这会导致以下问题:孔隙形成过程不具有细胞相容性;水凝胶的可注射性和孔隙连通性较差,因此无法满足3D细胞球培养等生物医学用途的需求。

中国科学家实现高强韧水凝胶材料新突破

水凝胶材料在生物医学领域展现了广阔的应用前景,成为当前最受关注的生物材料。然而水凝胶材料天生质弱,强度低、韧性差,成为限制其应用的瓶颈难题。尽管当前已有多种提升水凝胶力学性能的方法,例如双网络策略以及基于聚乙烯醇的结构优化策略,但这些方法无一例外涉及冗长制备流程或苛刻制备条件,限制了其临床转化应用。

高分子水凝胶材料研究进展

综述了高分子水凝胶材料的制备方法及应用研究进展,概述了当前的研究热点,并展望了高分子水凝胶材料今后的发展。

辐射合成水凝胶材料的影响因素及性能

本文主要介绍以电子加速器为辐射源,影响辐射合成水凝胶材料性能的诸因素和材料生物学性能的一些研究结果.利用电子加速器的高剂量率的电子射线可以在常温下快速制得性能优越的水凝胶材料;本材料已用于制造超薄型软接触镜.

智能复合水凝胶材料研究进展

综述了近年来以无机增韧相(石墨烯、金、粘土和二氧化硅)和生物质增强相(纤维素和木质素)为基的智能水凝胶复合材料的研究进展;概括了其在增韧增强的同时带来的新功能,并对智能水凝胶复合材料的应用前景进行了展望。

光聚合PEXS-A水凝胶材料的合成及包埋活细胞的性能

光聚合水凝胶材料在组织工程中发挥着重要作用。本研究合成了一种可快速光聚合的水凝胶材料——丙烯酸酯封端聚乙二醇聚木糖醇癸二酸共聚物(PEXS-A),从聚乙二醇投量、酰化剂选择和透析时间三个方面对合成工艺进行了探索并对水凝胶的细胞相容性和降解性能进行表征。通过比较预聚物水溶性确定聚乙二醇投量,采用核磁共振氢谱图(1H-NMR)对材料进行结构分析并计算材料丙烯酸酯化程度;将透析0 h、24 h、48 h、72 h的水凝胶材料与细胞一同培养,采用CCK-8细胞毒性检测试剂盒对细胞存活率进行检测;将细胞包埋于水凝胶材料中置于细胞培养基中培养48 h后用活/死细胞双染试剂盒荧光染色观察细胞存活情况,并测试了PEXS-A水凝胶在磷酸缓冲液(PBS)中37℃下降解28 d过程中的质量变化。结果表明,聚乙二醇质量分数为60%时得到易溶于水和最高羟基比例的PEXS预聚物,PEXS-A丙烯酸酯化程度可达91.61%,在紫外光照下1 min内能聚合成水凝胶,PEXS-A预聚物水透析48 h后合成的水凝胶细胞毒性较低,与对照材料PDLLA相当,细胞包埋于PEXS-A水凝胶培养48 h后有极高的存活率,PEXS-A水凝胶还具有生物降解性能,其在体外28 d可降解52.85%±0.64%(质量分数)。

清华大学研发出高强高拉伸水凝胶材料

清华大学在超强、高拉伸水凝胶材料研究上获重要进展,他们和香港城市大学合作使用该凝胶作为固态电解质制备了可自修复、高拉伸的柔性超级电容器。高分子水凝胶材料在医疗卫生、生物医用、药物缓释、柔性传感等领域有着重要应用。但通常化学合成的水凝胶由于网络的不均一性,其力学性能尤其强度较弱。该研究提出了一种借助纳米材料制备高强水凝胶的新方法：

化学所研发高弹性水凝胶材料

近日,中国科学院化学研究所的研究人员从高分子/纳米颗粒相互作用调控角度出发,将高度枝化的二氧化硅纳米颗粒引入到适度化学交联的聚合物胶网络,发展了一类高含水量的纯弹性纳米复合水凝胶材料。聚合物水凝胶,作为一类通过化学交联或物理相互作用形成的高分子三维网络,因具有类似于生物组织的高含水量而表现出优异的生物相容性,在组织工程、药物释放、生物传感等领域展现出应用潜力。

水凝胶包裹的透水材料在寒区河道工程中应用及性能分析

随着人们生活水平的提高,对河道工程的完善提出了更高要求,提升寒区透水混凝土铺装使用时间的重要举措就是在防冻胀设计上做到有效性。将实际工程作为对象,利用现场试验方法,分别设定3种找平层材料和基层材料,分析不同方案下寒区河道工程的抗冻胀性能。试验结果显示,河道工程基层与找平层材料可使用透水水稳与中粗砂材料。建议使用相应的工程技术机制,对滞留基层的径流进行及时排空,最大限度弱化冻胀的破坏问题。

基于天然生物材料制备可降解水凝胶去除水中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)研究

以腐植酸钾(KHA)、壳聚糖(CTS)、蒙脱土(MMT)为原料合成了一种KHA/CTS/AA-MMT水凝胶材料,用于去除重金属Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)。采用SEM、FT-IR、XPS对水凝胶材料结构进行表征,证实水凝胶的空间网络结构。对水凝胶材料的吸水倍率,以及在不同pH条件进行测试,发现在弱酸性至碱性吸水溶胀性能优良,溶胀率可达80g/g。研究结果表明,在298K时,水凝胶材料对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附量分别可达249.45和212.81mg/g;通过热力学分析可知,水凝胶对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附是放热过程,主要是化学吸附且为自发过程。通过XPS与吸附过程理论拟合得知,吸附Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)主要是羰基的螯合与氨基的配位作用,该材料在重金属去除方面具有广阔的应用前景。

水凝胶延迟水下回转体边界层自然转捩机理研究

水下航行体首部声纳探测能力与边界层转捩密切相关。本文开展了水凝胶超材料在延迟水下航行体边界层自然转捩方面的应用基础研究,并探究了其内在机理。在高速水洞中分别开展了刚性和水凝胶表面的SUBOFF模型总阻力系数与二维瞬时速度场大视场PIV实验测试,采用多路径积分算法对SUBOFF模型周围脉动压力场进行估算;结合刚性SUBOFF模型边界层流动线性稳定性分析与PIV流场测试结果,获得刚性SUBOFF模型边界层自然转捩特性;采用“比光强”算法,对低速水洞中水凝胶表面SUBOFF模型局部形变与近壁区速度场进行频谱分析,揭示水凝胶表面流−固耦合作用机制;基于法向瞬时速度分量的连续子波变换,对边界层瞬时流场间歇性进行分析,揭示水凝胶在流−固耦合作用下延迟SUBOFF模型边界层自然转捩的机理。

生物质改性纤维素水凝胶的研究进展

综述了由环糊精、海藻酸盐、木质素、甲壳素和明胶改性的纤维素水凝胶;介绍了其在医药、工业(包括吸附和传感)和农业领域中的应用;同时,对其发展趋势进行了总结与展望。

单体组成对水凝胶接触镜材料结构的影响

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、N乙烯吡咯烷酮(NVP)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)或者甲基丙烯酸丁酯(BMA)为原料,采用本体共聚法制备水凝胶角膜接触镜材料。采用环境扫描电子显微镜(ESEM)研究各单体对水凝胶结构的影响,结果表明,在溶胀状态下,HEMA的均聚物水凝胶结构均匀,而HEMA与NVP共聚物水凝胶在微米层次上出现含水量不均;在脱水状态下,HEMA的均聚物以及HEMA与NVP共聚物表现出均匀的结构,HEMA与AM共聚物呈纤维状,而HEMA、NVP与MMA、EMA或者BMA共聚物均出现微米级塌缩。

清华大学研发高强高拉伸水凝胶材料取得重要进展

清华大学化工系谢续明课题组在超强、高拉伸水凝胶材料研究上获重要进展,最近和香港城市大学合作使用该凝胶作为固态电解质制备了可自修复、高拉伸的柔性超级电容器。高分子水凝胶材料在医疗卫生、生物医用、药物缓释、柔性传感等领域有着重要应用;

水凝胶吸附材料处理染料废水的研究进展

介绍水凝胶因具有三维网络结构并且含有多种功能基团,在染料的吸附和分离过程中具有重要应用前景和巨大的市场潜力。指出其与传统的染料废水处理方法相比较,水凝胶处理技术的高效、低廉、可反复使用等成为重要的一种处理方法。综述高分子复合碳纳米管水凝胶、石墨烯复合水凝胶、纳米材料复合水凝胶和球形水凝胶的分类、制备、合成方法及处理染料废水的研究,并对该吸附材料在染料废水处理领域的应用前景进行展望。

聚丙烯酰胺水凝胶注射后伴发乳房恶性肿瘤:2例报道

背景:聚丙烯酰胺水凝胶注射隆胸在中国一些医疗单位已经应用了近10年,因出现并发症而要求行注射物取出或同时进行再次隆胸的患者不在少数。在诊治过程中可能伴发乳房恶性肿瘤,临床上应给予足够的重视。目的:回顾聚丙烯酰胺水凝胶注射填充物取出患者中确诊乳腺浸润性导管癌的2例个案,提高对于乳房恶性肿瘤检诊重要性的进一步认识。方法:收集聚丙烯酰胺水凝胶隆乳术后发生并发症要求注射物取出的患者41例(共计82侧乳房),其中2例伴发单侧乳房恶性肿瘤,术后病理均提示:乳腺浸润性导管癌;回顾分析病史特点、物理诊断、影像学诊断、病理检查等资料。结果与结论:因聚丙烯酰胺水凝胶注射隆胸术后就诊的患者,应提高对于乳房恶性肿瘤检诊重要性的进一步认识;诊疗过程中强调对物诊及多种影像学检查结果做综合分析,手术过程中对可疑结节多点取材,取材过程中应注意"无瘤操作"手法,及时送冰冻病理检查,一旦确诊乳房恶性肿瘤,需及时按照乳房肿瘤诊疗规范来进行相关处理,以避免医源性操作失当导致的肿瘤漏诊、加速转移和播散。

水凝胶软性亲水接触镜临床应用及安全性

背景:采用水凝胶材料制作而成的Extra-Care软性亲水接触镜含水量、透氧系数、折射率等指标均已达到国家标准。目的:通过与已上市的同类产品TB软性隐形眼镜对比,评价Extra-Care软性亲水接触镜的有效性和安全性。方法:将135例近视眼志愿者随机分入配戴Extra-Care软性亲水接触镜组(试验组)与配戴TB软性隐形眼镜组(对照组)。所有受试者在入选当天、使用7d、使用30d、使用90d时进行视力清晰程度、视力稳定性、配戴舒适度、镜片中心定位、镜片覆盖、眼部异物感、角巩膜缘充血和角膜点状染色及泪膜破裂时间检查。结果与结论:两组视力清晰程度、视力稳定性、镜片中心定位、镜片覆盖、眼部异物感、角巩膜缘充血和角膜点状染色及泪膜破裂时间差异无显著性意义,但试验组舒适度优于对照组(P<0.05)。表明Extra-Care软性亲水接触镜的临床应用是有效和安全的,并提高了配戴舒适度。