MXene-PNIPAm基智能响应水凝胶的制备及性能研究

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近年来,科技迅猛发展日新月异,柔性可穿戴设备也随之兴起并快速发展。随着智能手环腕带等柔性可穿戴电子设备的迅猛发展,其也将作为未来的一个主要发展趋势,应用在医学健康检测领域。随着5G时代的到来,人们需求变得多样化,对柔性可穿戴设备的智能化也有了更高的需求。目前的水凝胶设备通常功能单一,无法满足智能水凝胶敷料的应用要求。因此,有必要对伤口组织的动态环境进行良好的实时监测,并根据需要控制药物的释放。在本研究中,我们开发了一种基于导电MXene纳米片和温度敏感PNIPAm聚合物的新型智能水凝胶敷料。选择丙烯酰基硅烷偶联剂(KH570)对MXene的表面进行进一步功能化,以提高MXene和PNIPAm之间的界面相容性。制备的K-M/PNIPAm水凝胶具有应变敏感特性,以及对NIR相变和体积变化的响应。当用作应变柔性传感器时,这种K-M/PNIPAm水凝胶表现出高应变敏感性,应变系数(GF)为4.491,工作应变范围宽≈250%,响应速度快约160 ms,循环稳定性好(20%应变下循环3000秒),可用于监测较大的人体运动和较小的脉搏。此外,这种K-M/PNIPAm水凝胶可作为一种高效的近红外光控制释药载体,实现按需给药。并且在皮肤伤口植入试验和细胞毒性中表现出良好的生物相容性。智能水凝胶敷料在人类健康实时监测和药物释放控制的实际应用中可能具有巨大的潜力。
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