瞬态高分子水凝胶的制备与性能研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiaoqiao06242005
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水凝胶具有含水率高、力学性能可控、孔隙率高等优良特性,被广泛应用于生产生活的各个领域。在多数情况下,水凝胶处于热力学平衡态,在外部环境不变时,其结构和性质一般可以认为是稳定的。但是在生命体中,许多复杂功能的实现依赖于动力学控制的结构,并且这些结构通常处于非平衡态,只有通过不断输入能量才能存在并发挥作用。为了构建类似生命体的智能体系,研究者将非平衡过程引入水凝胶中,获得了具有预编程特性的瞬态水凝胶材料。瞬态水凝胶一般是通过竞争反应的精确动力学控制而形成的。研究者通过合理构建化学反应网络,可以实现对凝胶寿命、结构和功能的调控,这赋予软材料以自适应性,拓宽了水凝胶在药物释放、数据加密和材料修复等领域的应用范围。目前对于瞬态水凝胶的研究主要集中在基于低分子量胶凝剂的耗散自组装体系,其往往需要复杂的合成过程及反应设计。本论文选择商品化的试剂,依据聚合物的物理/化学交联及化学反应网络的设计得到了两类瞬态高分子水凝胶,主要内容如下:(1)制备了一类酶促反应调控的基于主客体相互作用的瞬态水凝胶。主体分子(α-环糊精)被用作化学燃料来驱动瞬态水凝胶的形成,其与聚合物Pluronic形成主客体包合物的反应有利于凝胶网络的构建,而α-淀粉酶催化α-环糊精的水解反应使得凝胶网络发生解聚。调节温度和体系组成可以实现对凝胶寿命的有效调控,并通过一系列表征手段深入探究了体系从溶胶到凝胶再到溶胶的演变过程中微观结构的变化及耗散组装机制。(2)制备了一类纯化学反应循环调控的基于可逆共价键的瞬态水凝胶。将动态硼酸酯键与pH自调节系统相结合得到了具有可编程寿命的水凝胶。向多羟基聚合物聚乙烯醇与硼酸混合液中加入化学燃料(氢氧化钠和1,3-丙磺酸内酯),氢氧化钠提供的碱性条件有助于硼酸酯键的形成,同时1,3-丙磺酸内酯自发水解反应又会降低体系的pH,最终触发硼酸酯键的解离,通过这样的原位动力学来控制硼酸酯键的形成和解离,实现了体系从溶胶到凝胶再到溶胶的转变。通过调整混合化学燃料的加入量实现了对凝胶寿命的编程,该凝胶的时间依赖性使得其可以被应用在信息传递及流体导向等领域。
其他文献
增材制造在高几何复杂度模型的中具有巨大的优势,可快速实现许多传统工艺无法完成的结构,目前增材制造在航空航天、医疗、建筑等人类生产生活的各个领域均有应用。在增材之中的从最初的模型设计,到物理性能分析,以及最终的打印路径规划中均涉及到大量的几何问题。其中的关键问题包括如何在保证结构强度的同时节省材料的使用从而实现轻量化设计;如何高效表达具有复杂几何细节的高精度模型;以及如何在高保真地快速生成制造文件。
学位
背景据世界卫生组织统计,肺癌的患病率和死亡率均位于恶性肿瘤之首,以立体定向放射治疗(SBRT)为代表的高精度放疗在肺癌治疗的多个阶段发挥重要作用。高精度的放射治疗需要高适形度的剂量施照,呼吸运动引发的肿瘤运动是导致靶区变异的重要因素,统一的外扩边界可能导致放疗脱靶或者较大的放疗损伤。包含呼吸运动信息的四维CT(4DCT)能够较好显示个体化的肿瘤运动,在线锥形束CT(CBCT)扫描可以获得在线内靶区
学位
研究背景及目的胆管癌(Cholangiocarcinoma,CC A)是一种发生于胆管的高度侵袭性肿瘤,按解剖学分类,由肝内型胆管癌(iCCA)、肝门部胆管癌(pCCA)和远端胆管癌(dCCA)三种亚型组成,由于其恶性程度高,预后极差。世界范围内胆管癌的发病率较低,故目前对其研究较少,但亚洲地区尤其中国发病率有上升趋势,且胆管癌由于发病隐匿,常规体检不易发现,故发现多属晚期,根治性手术率低,即使行
学位
期刊
非霍奇金淋巴瘤(Non-Hodgkin lymphoma,NHL)是一组具有高度异质性的淋巴组织恶性增殖性疾病,是血液系统最常见的恶性肿瘤之一。弥漫大B细胞淋巴瘤(Diffuse large B-cell lymphoma,DLBCL)是最常见的侵袭性NHL,占所有初治NHL的30%-40%,在形态学、生物学、免疫表型、遗传学及临床表现等方面均表现出高度的异质性。随着以利妥昔单抗为代表的新型分子靶
学位
研究背景:阿尔茨海默病(Alzhermer’s disesase,AD)是引起痴呆最常见的类型,其病理特点主要是过度磷酸化的tau蛋白堆积形成的细胞内神经纤维缠结和淀粉样蛋白β(Amyloidβ,Aβ)组成的细胞外淀粉样斑块沉积。有毒性的Aβ肽是由淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)经过β-和γ-分泌酶连续切割产生的。尽管目前针对Aβ开发的药物尚未成功,但淀
学位
研究背景目前,颈动脉硬化斑块是缺血性脑疾病的重要病因,其在全球的患病率逐渐升高,已经引起了越来越多的关注和研究。识别症状性斑块对于病人的治疗和预后有着至关重要的作用。随着技术的发展,人们研究了症状性斑块与狭窄程度、斑块成分等的相关性,并且很多学者也研究了先进的成像技术在探究症状性颈动脉斑块方面的应用。近几年,血管周围脂肪对动脉粥样硬化斑块的形成和促进的观点引发了新颖性、创新性的关注,并且其可以无创
学位
面对现实生活中爆发式增长的图像数据,基于计算机视觉的图像分析备受人工智能等领域学者的广泛关注。其中,图像视觉关系理解是图像分析的重要分支,旨在挖掘图像内容中所蕴含的视觉关系,是诸多实际应用,比如服装推荐、智能机器人、自动驾驶等,所需的基础技术之一。对视觉关系理解有需求的图像是多样的,根据图像所包含物体的个数,可将图像大致分为两类:简单图像和复杂图像。简单图像往往包含单个物体,且其背景较为干净;复杂
学位
世界正在进入以新一代信息技术驱动发展的重塑时期,人工智能(AI,Artificial Intelligence)作为其中重要的势能技术,具有激活实体经济溢出带动性的“头雁效应”,对构筑国家科技影响力具有举足轻重的意义。中国于2017年发布《新一代人工智能发展规划》,将人工智能正式上升为提高国家竞争力的重大国家发展战略,其相关的经济形态进入快速发展的扩张期。2021年发布的《中国互联网发展报告》显示
学位
随着国民审美水平的不断提升,人们追求时尚穿搭的需求日益凸显。然而,并不是所有人都具有一定的审美认知。因此,自动化服装搭配成为人们日常生活中的迫切需要。同时,现实中的搭配服装设计往往需要设计师手动完成,费时费力。因此,自动化搭配服装设计也值得我们密切关注。此外,在现实生活中,人们通常需要对感兴趣的服装进行试穿,并根据试穿效果决定其是否购买服装。然而,在线上购物时,由于空间的局限性,用户难以获得服装的
学位