功能性贴片类水凝胶的制备与应用

来源 :河南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengwq1969
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随着社会的发展,人们对生物医用材料的智能性、方便性需求越来越高。在众多智能材料中,高分子水凝胶智能材料由于可溶胀性、刺激响应性等独特的性质,在临床、智能等多个领域快速发展。但是也因为其力学性质单一、不能同时兼具多种功能性而受到限制。本论文主要是通过分子结构的设计和制备方法的优化,调控机械性能,拓展水凝胶的功能性,从而实现制备简单、功能性强的高分子水凝胶材料。本论文从高分子水凝胶的分类和功能性,介绍了几种功能性水凝胶的作用原理、发展现状,最后提出了本论文的研究思路和主要工作;通过研究我们设计出作为伤口敷料的医用贴片类水凝胶EP1。该凝胶利用PBA(苯硼酸)基团修饰的水溶性羧甲基壳聚糖(CMCS)和葡萄糖修饰的PEG-glu进行交联,同时负载天然大分子药物EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯)通过硼酸酯键的交联构建出该凝胶的网络。通过实验测试结果证明该水凝胶有良好的自愈合性能、较强的机械强度、粘附性、清除自由基的能力(>72.8%)以及对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌能力(>98%,>93%),同时通过表皮和真皮的重塑以及对血管内皮生长因子(VEGF)的测试(约为空白对照组的2.5倍)发现该水凝胶可以促进伤口愈合,所以我们认为EP1水凝胶在作为复杂慢性的伤口敷料上有很大临床应用潜力;在第二部分内容中,我们针对以往水凝胶作为智能皮肤需要稳定电源供能的问题,制备了可“遥控”智能自发电热电池水凝胶,用带有两个酰胺组成的N-丙烯酰甘氨酸酰胺合成聚(n-丙烯酰甘氨酸酰胺)PNAGA,然后在盐溶液中和双端基丙烯酰F68进行无规共聚,形成稳定的交联网络PNAGA-F68水凝胶。利用该凝胶稳定的耐溶胀结构,将其浸泡在饱和的电解质K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6溶液中,使凝胶PNAGA-F68具有良好的热电效应,从而制备出具有高强度高延展性(206%,26.14 MPa)的热电池水凝胶。该自发电准固态热电池水凝胶在温度差为10K时,离子电导率达到6.08 S.m-1最大输出功率密度达到30.80 m W m-2。通过进一步研究发现PNAGA-F68水凝胶具有良好的光响应性能,在此基础上我们开发了它在可远程“光遥控”的自供电传感器方向的应用,为智能可穿戴设备的非接触人机交互提供新思路。最后通过对全文制备的两种水凝胶交联网络的设计和总结,探究了水凝胶作为贴片类智能拟皮肤材料的多功能性和应用前景,有助于促进未来高分子水凝胶材料在力学、医学、电学、遥感等多个领域的发展。
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