开题报告
一、水凝胶
水凝胶是由水溶性或亲水性的高分子,通过物理交联或化学交联形成的凝胶,是一类与人体组织高度相似的聚合物材料,具有良好的生物相容性。水凝胶可用于制备辅助药物递送与控释的载体[1]、仿生组织[2,3]、生物传感器[2,4]等。由此可见,水凝胶在生物医学领域中的应用十分广泛[5]。
根据水凝胶对外界刺激的响应情况,可分为传统水凝胶和智能响应性水凝胶。传统水凝胶对环境的变化不敏感。而智能响应性水凝胶是指,自身能感知外界环境(如温度、pH、光、磁场、电场强度等)微小的变化或刺激,并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。在外界环境发生改变时,该类凝胶的溶胀行为会随之产生显著变化[6]。
温度响应性水凝胶是随着外界温度变化而产生体积转变或相转变的水凝胶[6]。卢毅飞等人设计构建负载乳酸乳球菌的温敏水凝胶,探讨其对糖尿病创面愈合的影响及作用机制。该温敏水凝胶表现出良好的逆向温敏性能,且与培养基混合后,能使乳酸乳球菌生长并高效产生投递乳酸,有效促进了M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞转化,重塑了创面愈合微环境,利于组织再生潜能的恢复,进而促进创面的高质量修复[7]。
pH响应性水凝胶是指,随着外界pH变化产生体积转变或相转变的水凝胶[6]。侯一凡基于动态可逆共价交联制备的海藻酸钠水凝胶,通过调节pH,可发生多次凝胶-溶胶相互转变。酸性条件下可实现自愈合,在中性条件下,加入苯胺加快酰腙键的交换,也可实现自愈合[6]。
光响应性水凝胶在光照射下,可以通过吸水膨胀或收缩来显示体积变化,也可通过光诱导凝胶-溶胶转变[8]。Weng G等人设计了一种新型含铕聚合物水凝胶。金属配体配位的动态特性允许水凝胶网络在各种刺激下可逆形成和破坏,从而使其具有自愈性。该水凝胶通过铕-亚氨基二乙酸酯(Eu-IDA)配合物的可逆形成和解离,随着凝胶-溶胶的转变,表现出快速可逆的机械变色反应,为制造智能光学材料开拓了新途径[9]。
磁响应性水凝胶,通过包埋或者吸附,将具有磁响应性的物质(Fe3O4等)引入本身不具有磁响应性的水凝胶中[6]。当外加磁场时,磁场会引导药物在体内定向移动,在指定病灶位置定位集中并固定,通过磁热响应使温度响应性水凝胶体积发生变化,从而实现定点控释药物[10]。
电响应性水凝胶,该水凝胶中带有可电离的基团。在外加电场条件下,可发生体积形变、电缩、溶胀行为。带正(负)电荷的凝胶体系,水分子从阳(阴)极释放。具有良好可逆形变性能,撤离外加电场时,可恢复到原始状态位置[6]。
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