什么是水凝膠?有什么用?
西安瑞禧生物科技有限公司可供應(yīng)多種水凝膠系列產(chǎn)品,如明膠水凝膠、溫水凝膠、多糖水凝膠、透明質(zhì)酸水凝膠、葡聚糖水凝膠、共聚物水凝膠等,以及定制合成智能型、環(huán)境響應(yīng)型、水凝膠載藥型、生物水凝膠等。
水凝膠是親水性聚合物鏈的網(wǎng)絡(luò),有時(shí)也叫做膠體凝膠,其中水是分散介質(zhì)。三維軟體是由于親水性聚合物鏈通過(guò)交聯(lián)而保持在一起。由于固有的交聯(lián),水凝膠網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)完整性不會(huì)因高濃度的水而溶解。水凝膠也具有高吸收性(它們可以包含90%以上的水)天然或合成聚合物網(wǎng)絡(luò)?!八z”一詞在文獻(xiàn)中首次出現(xiàn)是在1894年。最初,對(duì)水凝膠的研究主要集中在這種相對(duì)簡(jiǎn)單的化學(xué)交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)上,以研究其基本特征,例如溶脹/溶脹動(dòng)力學(xué)和平衡,溶質(zhì)擴(kuò)散,體積相變和滑動(dòng)摩擦,以及研究此類(lèi)應(yīng)用。如眼科和藥物輸送。隨著水凝膠研究的不斷發(fā)展,其重點(diǎn)已從簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到“響應(yīng)”網(wǎng)絡(luò)。在這一階段,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種能夠響應(yīng)諸如pH,溫度以及電場(chǎng)和磁場(chǎng)的環(huán)境條件變化的水凝膠。提出了響應(yīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的水凝膠致動(dòng)器。然而,當(dāng)時(shí)的水凝膠通常在機(jī)械上太軟或太脆,這極大地限制了它們的潛在應(yīng)用。隨著新千年的到來(lái),水凝膠也進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代,其機(jī)械性能得到了突破性的改進(jìn)。這一成功導(dǎo)致了水凝膠的許多跨學(xué)科研究。如今,可以通過(guò)具有耗能結(jié)構(gòu)的各種化學(xué)方法來(lái)制造比肌肉和軟骨更強(qiáng)韌的水凝膠。此外,還實(shí)現(xiàn)了其他功能,例如自愈,多重刺激反應(yīng),粘附,超濕潤(rùn)性等。強(qiáng)韌水凝膠的創(chuàng)新發(fā)展極大地?cái)U(kuò)展了該材料在各種領(lǐng)域的潛在應(yīng)用,包括軟體機(jī)器人,人造器官,再生醫(yī)學(xué)等。
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【主要用途】
1) 組織工程中的支架。
2) 當(dāng)用作支架時(shí),水凝膠可能包含人體細(xì)胞以修復(fù)組織。他們模仿細(xì)胞的3D微環(huán)境。
3) 使用水凝膠包被的孔進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。
4) 對(duì)環(huán)境敏感的水凝膠(也稱(chēng)為“智能凝膠”或“智能凝膠”)。這些水凝膠具有感知pH,溫度或代謝物濃度變化并釋放這種變化的能力。
5)?可注射的水凝膠,可用作治療疾病的藥物載體或用于再生目的或組織工程的細(xì)胞載體。
6)?緩釋藥物輸送系統(tǒng)。離子強(qiáng)度,pH和溫度可以用作控制藥物釋放的觸發(fā)因素。
7) 提供壞死和纖維化組織的吸收,脫脂和清創(chuàng)
8) 對(duì)特定分子(例如葡萄糖或抗原)有反應(yīng)的水凝膠可以用作生物傳感器,也可以用作DDS。
9) 一次性尿布可吸收尿液或放在衛(wèi)生巾中。
10)?隱形眼鏡(硅膠水凝膠,聚丙烯酰胺,含硅水凝膠)。
11) 使用由交聯(lián)聚合物(聚環(huán)氧乙烷,polyAMPS和聚乙烯吡咯烷酮)組成的水凝膠的EEG和ECG醫(yī)用電極。
12) 水凝膠炸藥。
13)?直腸給藥和診斷。
14) 量子點(diǎn)的封裝。
15)?乳房植入物(豐胸)。
16)?膠水。
17) 用于在干旱地區(qū)保持土壤水分的顆粒。
18) 治愈燒傷或其他難以愈合的傷口敷料。傷口凝膠非常有助于創(chuàng)建或維持潮濕的環(huán)境。
19) 外用藥物儲(chǔ)備庫(kù);特別是通過(guò)離子電滲療法遞送的離子藥物。
20)?模擬動(dòng)物粘膜組織的材料,用于測(cè)試藥物輸送系統(tǒng)的粘膜粘附特性。
21)?熱力發(fā)電。與離子結(jié)合使用時(shí),可以使電子設(shè)備和電池散熱,并將熱交換轉(zhuǎn)化為電荷。
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【天然水凝膠】
天然水凝膠材料正在研究用于組織工程。這些材料包括瓊脂糖,甲基纖維素,透明質(zhì)酸,明膠,殼聚糖,彈性蛋白樣多肽和其他天然來(lái)源的聚合物。水凝膠具有在農(nóng)業(yè)中使用的前景,因?yàn)樗鼈兛梢跃徛尫呸r(nóng)藥,磷酸鹽肥料等農(nóng)用化學(xué)品,提高效率并減少?gòu)搅鳎瑫r(shí)改善諸如沙壤土等較干燥土壤的保水性。
在2000年,對(duì)使用水凝膠進(jìn)行藥物輸送的研究有所增加。高分子藥物遞送系統(tǒng)由于其生物降解性,生物相容性和抗毒性而克服了挑戰(zhàn)。最近的進(jìn)展推動(dòng)了水凝膠的配制和合成,這些水凝膠為藥物遞送系統(tǒng)的有效成分提供了強(qiáng)大的主鏈。諸如膠原蛋白,殼聚糖,纖維素和聚(乳酸-乙醇酸共聚物)之類(lèi)的材料已廣泛用于將藥物輸送到人體各個(gè)重要器官,例如:眼睛,鼻子,腎臟,肺,腸,皮膚和大腦。未來(lái)的工作集中在改善水凝膠的抗毒性,改變水凝膠的組裝技術(shù)以使其具有更好的生物相容性和復(fù)雜系統(tǒng)的輸送,例如使用水凝膠輸送治療性細(xì)胞。
【合成水凝膠】
化學(xué)合成常見(jiàn)成分包括聚丙烯酰胺,聚乙烯醇,聚丙烯酸鈉,丙烯酸酯聚合物和具有豐富親水基團(tuán)的共聚物。結(jié)合水凝膠聚合物的交聯(lián)劑可分為兩大類(lèi):物理和化學(xué)。物理交聯(lián)包括氫鍵,疏水相互作用和鏈纏結(jié)(以及其他)。通過(guò)物理交聯(lián)產(chǎn)生的水凝膠有時(shí)稱(chēng)為“可逆”水凝膠?;瘜W(xué)交聯(lián)由聚合物鏈之間的共價(jià)鍵組成。以這種方式產(chǎn)生的水凝膠有時(shí)稱(chēng)為“永久”水凝膠。
【機(jī)械/粘彈性】
水凝膠具有廣泛的機(jī)械性能,這是最近對(duì)其進(jìn)行廣泛應(yīng)用研究的主要原因之一。通過(guò)修改水凝膠的聚合物濃度(或相反,改變水的濃度),楊氏模量,剪切模量和儲(chǔ)能模量可以在10 Pa至3 MPa之間變化,范圍約為5個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)改變交聯(lián)濃度可以看到類(lèi)似的效果。機(jī)械剛度的變化很大,這就是為什么水凝膠在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中如此吸引人的原因,在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中,水凝膠對(duì)于匹配周?chē)M織的機(jī)械特性至關(guān)重要。
為了描述水凝膠隨時(shí)間的蠕變和應(yīng)力松弛行為,可以使用各種物理集總參數(shù)模型。這些建模方法差異很大且極為復(fù)雜,因此經(jīng)驗(yàn)性Prony系列描述通常用于描述水凝膠的粘彈性行為。
【添加改性】
有許多方法可以微調(diào)水凝膠的機(jī)械性能。最簡(jiǎn)單的方法之一是對(duì)水凝膠系統(tǒng)的骨架和交聯(lián)劑使用不同的分子,因?yàn)椴煌姆肿颖舜酥g會(huì)有不同的分子間相互作用,而與吸收的水也有不同的相互作用。改變水凝膠強(qiáng)度或彈性的另一種方法是將它們接枝或表面涂覆在強(qiáng)度更高的載體上,或制備超孔水凝膠(SPH)復(fù)合材料,其中添加了可交聯(lián)的基質(zhì)溶脹添加劑。其他添加劑,例如納米粒子和微粒,已顯示出可顯著改變生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中使用的某些水凝膠的硬度和膠凝溫度。
瑞禧定制水凝膠:
絲素蛋白/明膠水凝膠
酶交聯(lián)聚氨基酸水凝膠
氧化石墨烯/天然高分子納米復(fù)合水凝膠
氧化石墨烯-組胺素復(fù)合水凝膠
兒茶酚交聯(lián)抗菌肽水凝膠
濕性抑菌水凝膠
含NP10抗菌肽的水凝膠
細(xì)菌纖維素水凝膠
水性RAFT聚合法的復(fù)合型水凝膠
兩性多糖/交聯(lián)型氧化石墨烯雙網(wǎng)絡(luò)復(fù)合水凝膠
聚N,N-二甲基丙烯酰胺/石墨烯雙交聯(lián)納米復(fù)合水凝膠
氧化石墨烯/石墨烯復(fù)合水凝膠
海藻酸鈉—?dú)ぞ厶蔷垭x子復(fù)合物水凝膠
功能性PVA基復(fù)合水凝膠
海藻酸鈉疏水改性水凝膠
RADKPS多肽水凝膠
大豆蛋白/氧化葡聚糖復(fù)合水凝膠
葡聚糖基雙刺激響應(yīng)型納米水凝膠
NVP共聚物水凝膠
NVP/HEMA無(wú)規(guī)共聚物水凝膠
丙烯酰胺-丙烯酸鈉共聚物水凝膠
AA/AMPS共聚物水凝膠
PLA-PEG水凝膠 ?聚酯-聚醚共聚物水凝膠
丙烯酸類(lèi)共聚物水凝膠
聚乙烯醇/丙烯酰胺接枝共聚物水凝膠
含環(huán)糊精結(jié)構(gòu)共聚物水凝膠
溫度敏感多肽共聚物水凝膠
甲基丙烯酸羥乙酯與丙烯酰胺共聚物水凝膠
聚氨基酸嵌段共聚物水凝膠
溫敏性聚(ε-己內(nèi)酯-乙交酯)-聚乙二醇嵌段共聚物水凝膠
N-乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酸-β-羥乙酯/甲基丙烯酸酯共聚物水凝膠
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小編YQ2021.1