高强度双网络水凝胶的制备及其性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

传统的高分子水凝胶材料通常是由天然材料及其衍生物组成,通过化学键交联,在交联网络结构中,交联链节分布很不均一,导致凝胶网络不均匀,受力时容易产生应力集中[1,2]。同时,水凝胶网络结构中含有大量水,这虽使得它具有高度的仿生性,即物理性质与细胞外基质相似,可以模拟人体组织结构并在组织工程和生物医药得以应用[3],但是这也往往导致聚合物链段处于高度溶胀状态,在受力过程中表现出较大的脆性和低效的能耗机制,导致高分子水凝胶材料表现出较差的力学性能[4,5]。而随着生命科学的发展,人们对水凝胶提出了更高的要求,人们希望当其用于组织修复时,不仅能够为缺损部位提供一定的力学支撑作用,还可以有更多的功能性[6],使其能够成为生命机体的一部分参与生命活动,进而实现组织的修复与重建[7]。为克服传统水凝胶这些缺陷,许多新的制备方法和凝胶系统被开发出来,高强度双网络水凝胶应运而生。最早双网络水凝胶的是由两种交联密度不同的化学交联网络(高化学交联密度的刚性第一网络与较低化学交联密度的柔性第二网络)结合在一起构成[8]

本论文工作将制备一种聚丙烯酰胺-锂藻土/海藻酸钠-金属离子双网络水凝胶,它通过双网络结构赋予水凝胶优异的力学性能。以锂藻土交联的聚丙烯酰胺类 水凝胶不仅拉伸强度约为普通水凝胶的10倍,而且断裂伸长率可达1300%[9]。海藻酸钠是一种天然存在的阴离子聚合物,通常可从多种褐藻中获得,并且由于其生物相容性,低毒性,相对低的成本以及通过添加二价阳离子如Ca2 即可轻度凝胶化而被广泛研究并用于许多生物医学应用[10]。海藻酸钠伤口敷料可以保持一个生理湿润的微环境,最大程度减小伤口部位的细菌感染,并促进伤口愈合。

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