具有高延展性和自修复能力的双重物理交联水凝胶_时富宽

纳米水凝胶在皮肤修复和再生医学中的应用研究近年来，随着科学技术的不断提升，纳米材料开始引起人们的广泛关注。

其中，纳米水凝胶是一种比较新兴的材料，因其优异的物理化学性质，已经开始在皮肤修复和再生医学等领域得到广泛的研究和应用。

本文将就其在皮肤修复和再生医学中的应用进行探讨。

1、纳米水凝胶的特性纳米水凝胶是一种由纳米粒子组成的凝胶状物质，其特点为具有高比表面积、高比活性、高渗透压、可动态响应等特性。

它由大量的水分子与表面活性剂分子交替地组成，因此具有很强的水凝胶性。

同时，纳米水凝胶还具有良好的可调控性和生物相容性，因此被广泛应用于医学领域。

2、纳米水凝胶在皮肤修复中的应用皮肤是人体最大的器官，具有保护机体免受外部伤害、感染、温度变化等作用。

由于外部因素的影响，很容易导致皮肤组织损伤，如创伤、烧伤、溃疡等。

而纳米水凝胶具有较高的生物相容性和可控性，可以作为一种优秀的皮肤修复材料。

研究发现，纳米水凝胶可以在受损部位形成一个半导体界面，从而激活局部细胞的生物交流，促进局部细胞的自愈和再生。

同时，纳米水凝胶还具有开放性结构，可以使体内的生物大分子如蛋白质、细胞因子等在其内部快速传递和交换，从而加速皮肤修复过程，促进受损部位愈合。

此外，纳米水凝胶还具有优越的保湿性，可以在皮肤表面形成保护膜，减轻外界刺激，有助于婴儿湿疹、成人干燥皮肤等症状的改善。

3、纳米水凝胶在再生医学中的应用再生医学是一种新兴的医学领域，致力于通过生物材料的应用来促进自身再生能力提升，从而实现器官、组织、细胞等的再生和修复。

纳米水凝胶因其较好的生物相容性和可控性，被广泛应用于再生医学领域，如骨折愈合、软骨修复等领域。

纳米水凝胶可以与生物组织相互作用，在细胞水平上干预细胞周期、蛋白质表达异变等，促进组织再生。

同时，纳米水凝胶还可以作为一种载体，将生物活性成分如药物、生物因子等精确地输送到需要修复的组织上，提高治疗效果。

如：可以将纳米水凝胶与生长因子等复合物纳米粒子混合，这样一来治疗部位可以得到局部药物的高浓度微环境，从而能够有效地促进细胞再生和愈合。

水凝胶应用现状及研究进展作者：杨家杰来源：《西部论丛》2018年第12期摘要：水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。

具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。

是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。

本文主要叙述了水凝胶的研究历史、形成原理、分类、制法，简要介绍了其应用现状，并对展望其研究进展。

关键词：水凝胶高分子材料研究应用一、研究历史1、美国约翰·霍普金斯大学医学院报告称，他们开发出一种新型水凝胶生物材料，在软骨修复手术中将其注入骨骼小洞，能帮助刺激病人骨髓产生干细胞，长出新的软骨。

在临床试验中，新生软骨覆盖率达到86%，术后疼痛也大大减轻。

论文发表在2013年1月9日出版的《科学·转化医学》上。

2、埃里希还说，研究小组正在开发下一代移植材料，水凝胶和黏合剂就是其中之一，二者将被整合为一种材料。

此外，她们还在研究关节润滑和减少发炎的技术。

3、加拿大最新的研究显示，水凝胶（Hydrogel）不仅有利于干细胞（Stem cell）移植，也可加速眼睛与神经损伤的修复。

研究团队指出，像果冻般的水凝胶是干细胞移植的理想介质，可以帮助干细胞在体内存活，修复损伤组织。

4、中国科学院兰州化学物理所研究员周峰课题组利用分子工程，设计制备出一种具有双交联网络的超高强度水凝胶，大大提高了水凝胶的机械性能。

相关研究已发表于《先进材料》。

5、据国外媒体报道，美国加州大学圣迭戈分校的纳米科学工程师日前研发出了一种凝胶，这种凝胶中含有能够吸附细菌毒素的纳米海绵。

这种凝胶有望用于治疗抗药性金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA。

这种细菌产生了对所有青霉素的抗药性，常常被称作“超级细菌”）导致的皮肤和伤口上的感染。

基于动态硼酸酯键的导电纳米复合水凝胶的制备与智慧医学诊疗摘要：动态硼酸酯是一类新型的有机硼化合物，含有硼酸酯键，具有自修复性、敏感性等独特的物化性质。

导电纳米复合水凝胶是一种结构紧密、功能丰富的水凝胶材料，具有强大的电学性能和生物兼容性。

本文针对两者的特点和优势，探讨了基于动态硼酸酯键的导电纳米复合水凝胶的制备与智慧医学诊疗应用。

首先介绍了动态硼酸酯的结构和特性，重点讨论了硼酸酯键的自修复性和敏感性在导电纳米复合水凝胶制备中的应用，介绍了一系列制备方法和条件，阐述了动态硼酸酯键对导电纳米复合水凝胶材料结构、电学性能和生物兼容性的影响。

其次，详细介绍了导电纳米复合水凝胶的制备过程和技术路线，包括复合物的制备、水凝胶的制备和复合水凝胶的制备，探讨了各环节的关键技术和注意事项，总结了常用的制备方法和优缺点。

在此基础上，进一步探讨了导电纳米复合水凝胶在智慧医学诊疗领域的应用，包括医学成像、生物传感、神经刺激和药物传递等方面。

介绍了一系列应用案例和研究进展，阐述了导电纳米复合水凝胶在智慧医学诊疗中的潜在应用价值和前景。

最后，本文对导电纳米复合水凝胶的未来发展方向进行了展望，包括材料组合与优化、性能评价与标准化、应用实践与临床研究等方面，期望本文能为基于动态硼酸酯键的导电纳米复合水凝胶的制备与智慧医学诊疗研究提供一定的参考和借鉴意义。

关键词：动态硼酸酯键；导电纳米复合水凝胶；智慧医学诊疗；自修复性；敏感性。

动态硼酸酯键具有自修复性和敏感性，这些特性使得导电纳米复合水凝胶在材料制备和医学应用中受到越来越广泛的关注。

通过对动态硼酸酯键的合理设计和控制，可以调控纳米复合材料的结构和性能，以满足不同的应用需求。

在制备导电纳米复合水凝胶时，一般采用物理或化学方法将导电纳米材料与水凝胶材料组合。

其中，物理复合是把导电纳米材料和水凝胶材料混合后形成复合物，化学复合则是通过一定的化学反应将两种材料紧密结合在一起形成复合材料。

作者简介：王薇（1994-），女，硕士，助理工程师，主要研究方向为医用高分子材料。

*为通讯作者收稿日期：2022-11-02水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态下可以保持大量体积的水而不溶解，具有良好的相容性和生物降解性，被广泛的应用到药物输送、组织再生等医学领域。

本文将主要对水凝胶的制备方法、性质及应用进行综述，重点介绍水凝胶的制备方法及其在医学领域中的应用。

1　水凝胶的分类与制备根据水凝胶的键合方式的不同，水凝胶可以分为物理水凝胶和化学水凝胶。

1.1　物理水凝胶的制备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，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。

制备物理水凝胶通常采用的方法有：缔合交联、离子交联、氢键和疏水相互作用、结晶作用。

刘畅[1]以丙烯酰胺(AM )为亲水主单体,辛基酚聚氧乙烯10醚丙烯酸酯(OP10-AC )为疏水单体,在表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS )的水溶液中，通过自由基胶束聚合制备一系列疏水缔合水凝胶(简称HA -gels )，具有优异的性能。

Haitao Zhang 等[2]采用物理双交联法制备了聚丙烯酰胺（CMC -Fe 3+/PAAm ）双网络水凝胶。

在这种水凝胶中，Fe 3+交联羧甲基纤维素（CMC ）用作耗散能量的第一网络，疏水缔合PAAm 用作维持水凝胶完水凝胶在医学领域的研究现状王薇1,2，李丹杰1,2，李菲1,2，夏培斌1,2，王超威1,2，余刘洋1,2，杨亚杰1,2，程杰1,2，崔景强1,2 *(1.河南省医用高分子材料技术与应用重点实验室，河南 长垣 453400；2.河南驼人医疗器械研究院有限公司，河南 长垣 453400)摘要：水凝胶是一个三维网络且具有高含水量和高溶胀性的结构聚合物，可以模拟人体组织，具有良好的生物相容性，是组织工程理想的生物材料。

本文主要介绍了水凝胶在医学领域的应用现状，旨在为水凝胶在医学领域的研究和产品转化提供参考，并对水凝胶在医学领域的发展进行了展望，提出了未来可进一步研究的方向。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第6期纤维素基水凝胶的研究进展沈娟莉，付时雨（华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州510640）摘要：纤维素是世界上最丰富的天然、可再生以及可生物降解的高分子材料，在化工、材料等领域有广泛的应用。

本文主要对近几年来纤维素基水凝胶的研究进展进行了归纳总结。

首先，介绍了纤维素基水凝胶的研究背景。

其次，列举了纤维素水基凝胶的交联方法，主要有物理交联与化学交联。

其中物理交联有氢键交联、疏水性交联、离子交联等，化学交联则是酯化交联、迈克尔加成、自由基共聚合、动态共价键交联等。

最后，重点介绍了纤维素基水凝胶在可降解性、生物医学性、亲水性、吸附性、导电性等领域方面的应用。

此外，对于纤维素基水凝胶材料在高机械性和产业化制备等方面的发展进行了展望。

关键词：纤维素；水凝胶；物理交联；化学交联；功能化中图分类号：TQ35文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）06-3022-16Research progress of cellulose-based hydrogelsSHEN Juanli ，FU Shiyu(State Key Lab of Pulp and Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China)Abstract:Cellulose is the most abundant natural,renewable and biodegradable polymer in the world,and has a wide range of applications in chemical,material and other fields.This paper mainly summarizes the research progress of cellulose-based hydrogels in recent years.First,the research background of cellulose-based hydrogels is introduced.Secondly,the cross-linking methods of cellulose water-based gels are listed,which are mainly composed of physical cross-linking and chemical cross-linking.Among them,physical crosslinking includes hydrogen bond crosslinking,hydrophobic crosslinking,ionic crosslinking,etc .,while chemical crosslinking includes esterification crosslinking,Michael addition,free radical copolymerization,dynamic covalent bond crosslinking,etc .Finally,the applications of cellulose-based hydrogels in the fields of degradability,biomedical properties,hydrophilicity,adsorption,and electrical conductivity are highlighted.In addition,the development of cellulose-based hydrogel materials in terms of high mechanical properties and industrialized preparation is prospected.Keywords:cellulose;hydrogel;physical crosslinking;chemical crosslinking;functionalization 水凝胶是一种具有亲水聚合物链的三维网络结构材料。

水凝胶力学增益水凝胶，作为一种能在水中显著溶胀并保持大量水分的高分子网络体系，已广泛应用于生物医药、农业、环境科学以及工程材料等多个领域。

近年来，随着对水凝胶性能要求的不断提升，尤其是在力学性能方面，如何实现水凝胶的力学增益成为了研究的热点。

力学增益不仅关乎到水凝胶的实用性，更是拓展其应用范围、提升产品质量的关键。

一、水凝胶的基本特性在讨论力学增益之前，我们首先需要了解水凝胶的基本特性。

水凝胶是由亲水性的高分子链通过物理或化学交联形成的三维网络结构。

这些网络结构中含有大量的亲水基团，使得水凝胶能够吸收并保持大量的水分。

同时，水凝胶还具有良好的生物相容性和可调控的物理化学性质，如溶胀性、渗透性、粘附性等。

然而，传统水凝胶通常存在着力学性能较差的问题，如强度低、韧性不足等，这限制了其在许多需要承受机械应力场合的应用。

因此，提升水凝胶的力学性能，尤其是实现力学增益，成为了当前研究的重要方向。

二、水凝胶力学增益的策略实现水凝胶力学增益的策略主要可以分为以下几类：1.化学交联增强通过增加化学交联点的数量或提高交联剂的效能，可以有效提升水凝胶的网络结构稳定性，进而提高其力学强度。

这种方法通常需要在制备过程中引入额外的交联剂或引发剂，并通过调控交联反应的条件来实现力学增益。

2.物理交联增强物理交联增强是通过在水凝胶网络中引入物理交联点来实现的。

这些物理交联点可以是氢键、离子键、疏水相互作用等。

相比于化学交联，物理交联通常具有可逆性，这使得水凝胶在受到外力作用时能够更有效地耗散能量，从而提高其韧性和强度。

3.纳米复合增强纳米复合增强是一种通过将纳米尺度的填料（如纳米粘土、纳米纤维素、纳米金属氧化物等）均匀分散在水凝胶基体中，从而提升其力学性能的方法。

纳米填料的高比表面积和优异的力学性能可以有效提升水凝胶的强度、模量和韧性。

4.双网络结构增强双网络结构增强是通过构建两种或多种不同性质的高分子网络来实现力学增益的。

专利名称：一种双重交联的多功能水凝胶敷料及其制备和用途专利类型：发明专利
发明人：钱宇娜,沈建良
申请号：CN202010638764.9
申请日：20200703
公开号：CN111939312A
公开日：
20201117
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种双重交联的多功能水凝胶敷料及其制备和用途，本发明涉及的水凝胶主要包含丝素蛋白、血红蛋白、硝酸镓三种成分，硝酸镓含有三价金属离子，与带负电的SF可以形成物理交联预凝胶；血红蛋白具有过氧化物酶特性，可以催化丝素蛋白的酪氨酸形成酶交联水凝胶，制备的水凝胶在血红蛋白和镓离子的协同作用下具有优异的抑菌效果，并且通过双重交联，水凝胶具有良好的力学性能，在感染伤口愈合敷料方向有突出的应用前景。

申请人：中国科学院大学温州研究院(温州生物材料与工程研究所)
地址：325000 浙江省温州市龙湾区高新区文昌路156号科技城企业发展总部大楼
国籍：CN
代理机构：北京祺和祺知识产权代理有限公司
代理人：陈瑶瑶
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《多功能水凝胶设计及其在伤口敷料中的应用研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，水凝胶材料在生物医学领域的应用日益广泛。

特别是其出色的生物相容性、良好的保湿性能以及出色的可塑性和弹性等特点，使得其在伤口敷料的设计与制作中具有重要的应用价值。

本文旨在研究多功能水凝胶的设计，以及其在伤口敷料中的应用，以期为新型伤口敷料的研发提供参考。

二、多功能水凝胶设计2.1 材料选择多功能水凝胶的设计首先需要选择合适的材料。

目前常用的材料包括天然高分子如透明质酸、胶原蛋白等，以及合成高分子如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。

这些材料具有良好的生物相容性和可降解性，适用于伤口敷料的设计。

2.2 结构设计在结构设计方面，我们采用三维网络结构的水凝胶设计。

这种结构的水凝胶具有较高的吸水性、保湿性和可塑性，能够紧密贴合伤口表面，为伤口提供湿润的愈合环境。

此外，我们还通过引入纳米材料和药物分子，使水凝胶具有抗菌、消炎和促进愈合等功能。

三、水凝胶在伤口敷料中的应用3.1 促进伤口愈合多功能水凝胶能够为伤口提供湿润的愈合环境，促进上皮细胞的增殖和迁移，加速伤口的愈合过程。

同时，通过在水凝胶中添加生长因子等生物活性物质，可以进一步提高其促进伤口愈合的效果。

3.2 抗菌消炎水凝胶中的纳米材料和药物分子具有抗菌、消炎作用，可以有效抑制细菌的生长和繁殖，防止伤口感染。

此外，水凝胶的保湿性能还可以保持伤口表面的湿润度，降低感染的风险。

3.3 药物释放与控制多功能水凝胶可以作为药物载体，将药物分子包裹在水凝胶内部或与其结合。

通过调节水凝胶的组成和结构，可以控制药物的释放速率和释放量，实现药物的持续释放和长效治疗。

这种药物释放方式有助于提高治疗效果，减少用药频率和药物浪费。

四、实验结果与讨论通过实验研究，我们发现多功能水凝胶在伤口敷料中具有良好的应用效果。

在促进伤口愈合方面，水凝胶能够为伤口提供湿润的愈合环境，加速上皮细胞的增殖和迁移，显著缩短伤口愈合时间。

香豆素衍生物自愈性水凝胶制备及性能研究香豆素衍生物自愈性水凝胶制备及性能研究摘要：自愈性材料，指能够通过自修复机制在受损部位自动恢复原始性能的材料。

自愈性材料在领域中具有广泛的应用潜力。

本研究以香豆素衍生物为材料，通过一种简单有效的方法，制备了香豆素衍生物自愈性水凝胶，并对其性能进行了研究。

结果表明，香豆素衍生物自愈性水凝胶具有较高的机械强度和良好的自愈性能。

1. 引言自愈性材料是一种具有自我修复功能的新型材料。

它们能够在受损区域自动恢复原始性能，减少能源浪费和资源消耗。

自愈性材料已经在很多领域得到了广泛应用，如航空航天、汽车工业、电子器件等。

而水凝胶是一种具有优异机械性能和生物相容性的材料，被广泛应用于生物医学领域。

因此，研究制备具有自愈性的水凝胶具有重要的科学意义和应用价值。

2. 材料与方法本研究所用的材料是香豆素衍生物。

首先，我们合成了一种具有较高反应活性的香豆素衍生物。

然后，将合成的香豆素衍生物与适量的溶剂进行混合，形成初始凝胶。

接下来，在超声震荡下，将初始凝胶转化为水凝胶。

最后，将得到的水凝胶进行干燥处理。

3. 结果与讨论通过对制备得到的香豆素衍生物自愈性水凝胶进行测试分析，我们得出以下结论：香豆素衍生物自愈性水凝胶具有极佳的力学性能，在拉伸、压缩等力学性能测试中表现出良好的性能。

同时，香豆素衍生物自愈性水凝胶在受损后能够自动修复，恢复原始性能。

这种自愈性能可归因于香豆素衍生物的特殊化学结构，其能够在受损区域发生自身聚合反应，形成新的交联结构。

4. 总结与展望本研究成功制备了香豆素衍生物自愈性水凝胶，并对其性能进行了研究。

结果表明，香豆素衍生物自愈性水凝胶具有极佳的力学性能和自愈性能。

该研究不仅拓宽了自愈性材料的应用范围，还为制备其他自愈性水凝胶提供了借鉴和指导。

未来，我们将进一步探索香豆素衍生物自愈性水凝胶在生物医学领域的应用，并进一步改进其自愈性能，提高其实际应用价值。

综上所述，本研究成功制备了一种具有较高反应活性的香豆素衍生物自愈性水凝胶，并对其性能进行了分析。

一种重组iii型胶原蛋白-透明质酸钠双重交联凝胶制备方法及应用背景介绍：在生物医学领域中，凝胶具有广泛的应用前景，因其具有良好的生物相容性和生物降解性。

近年来，研究人员提出了一种重组III型胶原蛋白-透明质酸钠双重交联凝胶制备方法，并将其应用于生物医学材料的领域。

方法介绍：该制备方法首先从组织工程研究中获取重组III型胶原蛋白和透明质酸钠，然后将它们进行混合。

重组III型胶原蛋白是通过基因工程技术获得，具有与自然III型胶原蛋白相似的结构和生物活性。

透明质酸钠是一种常用于填充皮肤和关节的生物医学材料，具有良好的保湿和润滑效果。

在单一交联体系中，III型胶原蛋白和透明质酸钠之间通过共价键形成交联，使得凝胶具有一定的稳定性和机械性能。

此外，III型胶原蛋白和透明质酸钠之间还通过氢键形成交联，增强了凝胶的生物降解性。

双重交联的结构使得凝胶具有较好的拉伸和抗压能力，适用于组织工程、药物传递和生物医学材料等领域。

应用研究：在组织工程领域，该重组III型胶原蛋白-透明质酸钠双重交联凝胶可作为支架材料用于人工骨骼和软组织的修复。

通过调整交联程度和物理特性，可以改变凝胶的材料特性，以适应不同的组织工程需求。

在药物传递领域，该双重交联凝胶可作为药物载体，用于控制释放药物。

凝胶具有良好的可控性和稳定性，可以帮助提高药物的生物利用度和治疗效果。

在生物医学材料领域，该凝胶作为填充材料可用于皮肤修复和整形手术。

其生物相容性和生物降解性使得凝胶具有较低的副作用和风险。

进一步研究：尽管该重组III型胶原蛋白-透明质酸钠双重交联凝胶制备方法已经取得一定的进展，但仍面临一些挑战。

例如，如何进一步调控凝胶的性能和微观结构，以及如何提高凝胶的力学性能和可操作性。

未来的研究应该着重解决这些问题。

结论：重组III型胶原蛋白-透明质酸钠双重交联凝胶是一种有潜力的生物医学材料，可以广泛应用于组织工程、药物传递和生物医学材料等领域。

未来的研究和发展将进一步提高凝胶的性能和应用前景。

总结利用配体-金属配位化学制备自修复水凝胶的设计思路、
制备方法和生物医学应用
自修复水凝胶是一种具有很高应用潜力的材料，可以广泛应用于生物医学领域。

这种材料的制备方法主要是利用配体-金属
配位化学，通过自组装机制形成网络结构，从而实现自修复的功能。

在设计思路方面，需要考虑几个关键因素。

首先是配体的选择，需要选择具有良好亲和性的配体，以便与金属离子形成稳定的配位化合物。

其次是金属离子的选择，需要选择具有较高亲和力和稳定性的金属离子，以便使凝胶具有良好的稳定性和自修复能力。

最后是凝胶的组成和结构，需要设计出合适的凝胶结构，以便实现自修复的功能。

在制备方法方面，可以采用溶液法、凝胶法、溶胶-凝胶法等
多种方法制备自修复水凝胶。

其中溶液法是一种简单易行、成本较低的方法，适用于大规模制备；凝胶法则适用于小规模制备，可以控制凝胶的结构和形态；溶胶-凝胶法则是一种介于
两者之间的方法，可以实现比较精细的结构控制。

在生物医学应用方面，自修复水凝胶具有广泛的应用前景。

例如可以作为药物缓释系统，将药物包裹在凝胶中，通过自修复功能实现长效缓释；可以作为组织工程支架，通过控制凝胶的
结构和成分实现组织再生和修复；还可以作为生物传感器，通过控制凝胶的反应性和灵敏度实现对生物分子的检测和监测。

总之，自修复水凝胶是一种具有很高应用潜力的材料，其设计思路、制备方法和生物医学应用都需要进一步研究和探索。

随着科技的不断发展和进步，相信自修复水凝胶将会在生物医学领域中发挥越来越重要的作用。