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1、智能水凝胶.概述水凝胶可定义为在水中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物。亲水的小分子能够在水凝胶中扩散。水凝胶具有优良的理化性质和生物学性质。它除了具有生物粘附、可生物降解和良好的生物相容性外，还具有较高的水渗透性，有一定的强度，表面类似于生物体的软组织，这些特征使水凝胶可作为生物材料。根据水凝胶对外界刺激的响应情况，水凝胶可以分为普通水凝胶和智能水凝胶。普通水凝胶对环境的变化不敏感，即水凝胶的溶胀率不随外界条件的变化而变化。智能水凝胶能感知外界环境的细微的物理化学变化，如pH、温度、压力、电场、磁场、离子强度、紫外光、可见光以及特异化学物质等的变化，并通过体积的溶胀和收缩来响
2、应这些来自外界的刺激。因此也称为环境敏感性水凝胶。2接枝共聚法水凝胶的机械强度一般较差,为了改善水凝胶的机械强度,可以把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。在载体表面产生自由基是最为有效的制备接枝水凝胶的技术,单体可以共价地连接到载体上。通常在载体表面产生自由基的方法有电离辐射、紫外线照射、等离子体激化原子或化学催化游离基等，其中电离辐射技术是最常采用的产生载体表面自由基的一种技术。3聚合物交联从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是在聚合物水溶液中添加交联剂,如在PVA水溶液中加入戊二醛可发生醇醛缩合反
3、应从而使PVA交联成网络聚合物水凝胶。从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交联法,许多水溶性聚合物可通过辐射法制备水凝胶，如PVA、polyNIPAAm、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAAc)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚氧乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)等。采用辐射法合成水凝胶无须添加引发剂,产物更纯净。分类这是指能随环境温度变化发生体积突变现象的凝胶。这种凝胶具有一定比例的疏水和亲水基团,温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及大分子链间的氢键作用,从而使凝胶结构改变,发生体积变化。例如:在聚N-异丙基丙烯酰胺体系中，-NHCO-为亲水基团，而-CH(CH3)2
4、为疏水基团。1温度响应性水凝胶在外界温度低于临界溶解温度(LCST)时，凝胶网络中高分子链上的亲水基团通过氢键与水分子结合，凝胶吸水溶胀。温度上升时，这种氢键作用减弱，而高分子链中疏水基团间的相互作用加强，凝胶逐渐收缩。温度上升至临界相变温度以上，疏水作用成为主要作用力，高分子链通过疏水作用互相聚集，凝胶发生相变，溶胀率急剧下降。2pH响应性水凝胶这类凝胶中含有大量易水解或质子化的酸、碱基团,如羧基和氨基。这些基团的解离受外界pH的影响:当外界pH变化时,这些基团的解离程度相应改变,造成内外离子浓度改变;另外,这些基团的解离还会破坏凝胶内相应的氢键,使凝胶网络的交联点减少,造成凝胶网络结构
5、发生变化,引起凝胶溶胀。如在聚环乙烷与聚丙烯酸共聚形成的互穿网络凝胶中,两种聚合物之间的作用力为氢键,pH较高时,羧基基团电离为羧酸根负离子,破坏了氢键,两种聚合物分离,从而使该互穿网络凝胶迅速溶胀。3光响应性凝胶光响应性水凝胶是由热敏性材料中引入对光敏感的基团制成的。光敏材料的响应性机理有三种，一种是热敏性材料中的特殊感光分子，将光能转化为热能，使材料局部温度升高，当凝胶内部温度达到热敏性材料的相转变温度时，则凝胶产生响应。例如:N-异丙基丙烯酰胺和光敏性分子合成凝胶，它可借紫外线而电离，引起凝胶溶胀，在32℃时凝胶发生体积相转变，紫外线遮蔽时凝胶可逆地不连续收缩回复。另一种光响应性的机
6、理是利用光敏分子遇光分解产生的离子化作用来实现响应性。这种凝胶见光后，凝胶内部产生大量离子，使凝胶内外离子浓度差改变，造成凝胶渗透压突变，促使凝胶发生溶胀作出光响应。第三种响应机理是水凝胶材料中引入了发色基团，由于光照，这些发色团的理化性质发生变化，因而导致具有发色团的聚合物链的构型的变化，从而导致水凝胶的溶胀性能也发生改变。4压力响应性凝胶水凝胶的压力敏感性最早是由Marchetti通过理论计算提出来的,其计算结果表明,凝胶在低压下出现塌陷,在高压下出现膨胀。Lee等用12%的Bis（N，N-亚甲基双丙烯酰胺）作交联剂制备出的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)凝胶,证实了上述预测。他们
7、认为,凝胶体积随压力的变化是由于压力对该体系自由能有贡献所致。5生化响应性水凝胶目前此类水凝胶主要用于研究开发自动调控胰岛素释放系统,研究较多的是葡萄糖敏感水凝胶。这种凝胶实质为pH或温度响应性材料,但可以通过感知由生化反应造成溶液组分的变化,而产生如体积相变这样的响应。6盐敏水凝胶盐敏指在外加盐的作用下,凝胶的膨胀比或吸水性发生突跃性变化。盐对凝胶膨胀的影响与其结构有关。这类水凝胶的正负带电基团位于分子链的同一侧基上,
