高強度多功能復合水凝膠的制備與性能研究.pdf

1、水凝膠是一類具有三維網(wǎng)絡結構的功能軟材料，在日常生活、工業(yè)用品、生物組織工程、生物細胞的固定化和藥物控制釋放等領域有著廣泛的應用前景。而且，功能性水凝膠和智能水凝膠的制備與應用研究一直是材料科學中的一個重要研究領域。本研究工作采用兩種復合方式來制備功能性復合水凝膠：一是取向的PVA水凝膠與負載蛋白質(zhì)的PLGA微球復合，以提升水凝膠的生物活性和生物細胞的固定化能力，以期在生物組織工程領域得到應用；二是通過添加無機納米粒子到具有響應性的聚合

2、物水凝膠中，構建特殊的水凝膠網(wǎng)絡結構，提升水凝膠的力學性能和多重刺激響應性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用循環(huán)定向冷凍-解凍（DFT）方法制備得到具有高強度的取向PVA水凝膠，探討了冷凍-解凍次數(shù)、PVA的濃度對取向水凝膠的微觀取向結構、含水率和力學性能的影響。結果表明，水凝膠的含水率超過85％，SEM測試表明水凝膠具有微觀取向結構，同時其力學強度隨著DFT次數(shù)和PVA濃度的增加而增強，且具有取向差異性。通過改性的雙乳液法制備

3、得到負載有牛血清白蛋白(BSA)的聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）微球，并對 BSA的釋放動力學進行研究。結果表明，PLGA微球?qū)?BSA具有良好的封裝率和控制釋放能力，且微球的尺寸越小，蛋白質(zhì)的封裝率越高。⑵利用循環(huán)定向冷凍-解凍（DFT）方法制備得到取向PVA/負載BSA的PLGA微球復合水凝膠。SEM研究表明，PLGA微球分散到取向水凝膠的孔道中。相較于純的PVA水凝膠，復合水凝膠的壓縮強度略有降低。然后利用制備的復合水凝膠作為

4、基底材料，進行細胞培養(yǎng)實驗，熒光顯微鏡和SEM的研究結果表明，負載BSA的PLGA微球的加入，提升了基底材料的生物活性，對軟骨細胞的粘附和生長有積極的效果，同時細胞在基底上的生長和粘附受到取向結構的調(diào)控。⑶以N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為單體，通過N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）和粘土的雙重交聯(lián)作用，一步法制備了雙網(wǎng)絡結構的多重刺激響應性納米復合水凝膠。探討了水凝膠中粘土含量、化學交聯(lián)劑用量和體系中單體的摩

5、爾配比等對凝膠溶脹性能的影響，結果表明，粘土和交聯(lián)劑的含量會影響水凝膠的微觀交聯(lián)結構，從而改變了凝膠溶脹性能；同時，納米復合水凝膠拉伸和壓縮的測試結果表明，凝膠具有良好的拉伸和壓縮性能，其最大拉伸可達240％，強度為400KPa；最大壓縮變形可達98％，強度可達到5 MPa。對納米復合水凝膠的響應特性進行測試，結果表明，水凝膠具有溫度、離子強度和電刺激等多重響應性。水凝膠的溫度響應范圍可以通過改變DAC單體的含量來調(diào)控；同時水凝膠也具有