水凝膠介紹

水凝膠（Hydrogel）是一種親水性的三維網(wǎng)狀凝膠，其在水溶液中能快速溶脹，且能在一定程度上維持較大的水份而不會(huì)被溶解。由于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在，使水凝膠具有較強(qiáng)的溶脹性和持水性，而其對(duì)水分的吸收程度與交聯(lián)程度有關(guān)。隨著交聯(lián)程度的提高，吸水性能逐漸降低。這種性質(zhì)與柔軟的組織非常相似。這種水凝膠的含水量從1%到99%不等。凝膠在其凝聚狀態(tài)中，即不是完整的固態(tài)也不是完整的液態(tài)。在一定的條件下，固態(tài)的表現(xiàn)是能夠保持一定的形態(tài)和體積，而在液態(tài)的表現(xiàn)是，溶質(zhì)可以從水凝膠中擴(kuò)散或者是滲透。

而關(guān)于水凝膠的研究，則有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展：據(jù)美國(guó)約翰·霍普金斯醫(yī)學(xué)院報(bào)道，他們研發(fā)出一種新的水凝膠，可在做軟骨修補(bǔ)時(shí)，注射到骨腔內(nèi)，可促進(jìn)患者骨髓中的干細(xì)胞生成，進(jìn)而生長(zhǎng)成新的軟骨組織。在臨床實(shí)驗(yàn)中，可使新生的軟骨覆蓋度達(dá)86%，并顯著改善了手術(shù)后的疼痛。該研究成果于《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》于2013年1月9號(hào)刊載。埃里希同時(shí)表示，他們的團(tuán)隊(duì)正致力于研發(fā)新一代可移植的材料，將會(huì)包括水凝膠和膠粘劑，這兩種材料將會(huì)成為一種新的材料。另外，他們也在開(kāi)發(fā)一些新的方法來(lái)降低關(guān)節(jié)的炎癥。加拿大的一項(xiàng)新的研究表明，該材料不但可以促進(jìn)干細(xì)胞的移植，還可以促進(jìn)眼、腦等組織的損傷修復(fù)。該小組注意到，這種類(lèi)似于“果凍”的凝膠是一種很好的載體，用來(lái)移植干細(xì)胞，使其能在人體內(nèi)生存，并能對(duì)受損的組織進(jìn)行修復(fù)。中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)所周峰團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子工程手段，成功地構(gòu)建了一種新型的雙交聯(lián)結(jié)構(gòu)水凝膠，極大地改善了其力學(xué)性能。本論文在《先進(jìn)材料》上刊登。據(jù)外媒消息，美國(guó)圣迭戈加州大學(xué)的納米科技人員已經(jīng)成功研制出一種包含“納米海綿”的凝膠，它可以吸收病菌的毒素。這種凝膠可能被用來(lái)對(duì)抗耐藥的金葡菌（MRSA）。該病菌對(duì)盤(pán)尼西林具有抗性，通常被稱為“超級(jí)細(xì)菌”。無(wú)需使用任何抗生素，“奈米海綿體”可以將耐藥金葡菌的感染減少到限度。該研究已在《先進(jìn)材料》雜志上刊登。

水凝膠的種類(lèi)較多，下面主要從四個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明：

1、網(wǎng)絡(luò)鍵合：根據(jù)水凝膠網(wǎng)絡(luò)鍵合的不同，可分為物理凝膠和化學(xué)凝膠。物理凝膠是由靜電作用、氫鍵、鏈的纏繞等物理作用力構(gòu)成的，它是一種非的，在加熱的時(shí)候，它可以變成一種溶液，因此它又被叫做假凝膠或者熱可逆凝膠。在室溫下，很多天然大分子都是以膠體形式存在的，例如K2型角叉菜膠和瓊脂；聚乙烯醇（PVA）是一種具有代表性的人工高分子材料，其通過(guò)冷凍-解聚可以獲得低于60℃的穩(wěn)定性。化學(xué)凝膠是一種以化學(xué)鍵相互交聯(lián)而成的具有三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料，具有較好的耐久性，也被稱作真正的膠體。

2、大小形狀：根據(jù)水凝膠大小形狀的不同，有宏觀凝膠與微觀凝膠（微球）之分，根據(jù)形狀的不同宏觀凝膠又可分為柱狀、多孔海綿狀、纖維狀、膜狀、球狀等，制備的微球有微米級(jí)及納米級(jí)之分。

3、外界刺激：根據(jù)水凝膠對(duì)外界刺激的響應(yīng)情況可分為傳統(tǒng)的水凝膠和環(huán)境敏感的水凝膠兩大類(lèi)。傳統(tǒng)的水凝膠對(duì)環(huán)境的變化如溫度或pH等的變化不敏感，“環(huán)境響應(yīng)型”水凝膠是一種能夠感應(yīng)到溫度、 pH、光照、電流、壓力等的細(xì)微改變，從而引起其物理化學(xué)特性的改變，進(jìn)而導(dǎo)致其物理化學(xué)特性的改變。該類(lèi)水凝膠的一個(gè)顯著特征是其在外界刺激下的溶脹行為發(fā)生了明顯的改變，可以作為傳感器和藥物釋放開(kāi)關(guān)，自1985年開(kāi)始，水凝膠就成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

4、合成材料：根據(jù)合成材料的不同，水凝膠又分為合成高分子水凝膠和天然高分子水凝膠。天然高分子因其生物相容性好，對(duì)環(huán)境不敏感，來(lái)源豐富，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，受到了眾多研究者的關(guān)注。然而，天然高分子材料的穩(wěn)定性很低，很容易被生物降解。

水凝膠圖片

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