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1、第19卷第4期化 学 进 展Vol.19No.42007年4月PROGRESSINCHEMISTRYApr.,20073多孔水凝胶研究进展33卢国冬 燕青芝 宿新泰 刘中清 葛昌纯(北京科技大学特种陶瓷粉末冶金研究室 北京100083)摘 要 水凝胶是亲水性而又不溶于水的高分子聚合物材料,因其独特的吸水、保水和仿生特性而受到材料科学和生物医学工作者的关注。将多孔结构引入水凝胶可以极大地提高其溶胀率、溶胀速率和刺激敏感性。本文结合作者实验室开展的波聚合法制备多孔水凝胶的研究工作,较全面地介绍了国内外多孔水凝胶材料的研究现状及其在生物医药领域的应用,并对其发展前景进行
2、了展望。关键词 水凝胶 多孔结构 成孔机理 溶胀性中图分类号:O648117;TQ31412文献标识码:A文章编号:10052281X(2007)0420485209ProgressofPorousHydrogels33LuGuodongYanQingzhiSuXintaiLiuZhongqingGeChangchun(LaboratoryofSpecialCeramicsandPowderMetallurgy,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China)AbstractHydrogels
3、consistofathree2dimensionalnetworkofslightlycross2linkedpolymersthatcanabsorbwaterandswellreadilywithoutdissolving.Theyhavebeenofgreatinteresttobiomaterialfields,attributingtotheirparticularhydrophilic,bioniccharactersandpotentialtobebiocompatible.Theintroductionofporousstructurewilld
4、ramaticallyimprovetheirswellingability,waterabsorptionrateandstimulationsensitivity.Thisarticlereviewstheresearchprogressandbiomedicalapplicationsoftheseporoushydrogelsdomesticandabroad.Authors’workinpreparationofporoushydrogelsbyfrontalpolymerizationisreferred.Thepossibletopicsofporo
5、ushydrogelsinthefutureinvestigationarediscussed.Keywordshydrogels;porousstructures;mechanismofporosityformation;swellingproperties(与凝胶体积无关);网络的扩张引起聚合物链在溶1 引言剂中的运动。后一过程取决于互扩散系数,通常比水凝胶(hydrogels)是一种亲水性但不溶于水的溶剂扩散系数小几个数量级,因此膨胀速率主要取高分子聚合物。它们在水中可迅速溶胀至一平衡体决于凝胶网络在溶剂中的运动,由互扩散系数来表积而仍能保持其形状和三维空间
6、网络结构,并在一征。传统无孔水凝胶溶胀中,其溶胀表征时间与凝[9]定的条件下脱水退溶胀,是一类集吸水、保水、缓释胶表征长度的平方成正比,由下式表示:2于一体并且发展迅速的功能高分子材料。因其独特t=LPD(1)的吸水、保水及仿生特性,水凝胶被广泛应用于工式中,t是凝胶溶胀表征时间;L是凝胶表征长度,[1—8]业、农业、医药和生物工程材料领域。球状或圆柱状凝胶中,L代表凝胶半径,而薄片状凝水凝胶溶胀过程中溶剂在凝胶中以两种方式进胶中,L为片厚的一半;D是溶液中凝胶网络的扩散行渗透:溶剂分子直接扩散到网络的外表面或内部系数。收稿:2006年6月,收修改稿:2006年9
7、月3国家自然科学基金项目(No.50372008)资助33通讯联系人 e2mail:ccge@mater.ustb.edu.cn·486·化 学 进 展第19卷水凝胶的用途主要由溶胀速率、溶胀率和机械孔径分布的关键因素,对于温敏性水凝胶,通过改变强度等参数来表征。传统方法合成的凝胶虽然可以溶胀温度可以调节凝胶的吸水量,从而获得不同孔获得较高的溶胀率,但其溶胀动力学通常都相当缓径范围的微孔结构。另一方面,冷冻温度对孔的形慢,受材料选择和生产工艺的影响,水凝胶的溶胀和成和结构也产生重要影响,不同冷冻温度下冰晶的[10]退溶胀时间可从几秒到数小时甚至数日。实际成核及生长
8、速率不同,
