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摘 要

水凝胶由于其良好的生物相容性，因此使得水凝胶最近多年来被广泛应用到生物组织工程中。但在这些使用过程中由于机械性能差，限制了水凝胶的使用。因此本文通过离子交联海藻酸钠和共价交联聚丙烯酰胺，合成得到了极具延展性和韧性的水凝胶。并通过改变Ca² 的加入方式使用CaSO₄直接聚合法、CaCO₃微球法、CaCl₂浸泡法制备这三种复合水凝胶。并测定这三种水凝胶在不同pH值下的溶胀率以及在溶菌酶溶液中的降解率。得出在pH1.2的强酸性条件下这三种水凝胶的溶胀率最低，在pH7.4的中性条件下这三种水凝胶溶胀率最高，由此验证了水凝胶具有pH敏感性。并且发现硫酸钙交联的水凝胶降解性最好，氯化钙浸泡的水凝胶降解性最差，从而选出硫酸钙直接聚合法是最佳降解性能的高弹性水凝胶的制备方法，由该方法制得的高弹性水凝胶将应用在生物医药、组织工程等领域具有潜在的应用价值。

关键词：水凝胶；丙烯酰胺；海藻酸钠；降解性能；高弹性

Degradability of High Elastic Sodium Alginate Hydrogels

Abstract

Because of its good biocompatibility, hydrogels have been widely used in biological tissue engineering in recent years. However, due to the poor mechanical properties in these applications, the use of hydrogel is limited. Therefore, a highly ductile and ductile hydrogel was synthesized by ionic crosslinking sodium alginate and covalently crosslinking polyacrylamide in this paper. These three kinds of composite hydrogels were prepared by CaSO₄ direct polymerization, CaCO₃ microsphere method and CaCl₂ immersion method by changing the addition method of Ca² . The swelling rate of these three hydrogels at different pH values and the degradation rate in lysozyme solution were determined. It is concluded that the swelling rate of these three hydrogels is the lowest under the highly acidic condition of pH1.2, and the highest under the neutral condition of pH7.4, which verifies that the hydrogels are pH sensitive. And found that calcium sulphate crosslinked hydrogel degradability, best calcium chloride soaking water gel degradability of the worst, so choose the calcium sulphate direct polymerization is the best degradation performance of high elastic water gel preparation method, high elastic water by this method, the gel will be applied in the field of biological medicine, tissue engineering and so on has potential application value.

Keywords: Hydrogel, Acrylamide, Sodium Alginate, The Degradation Performance, High Elasticity

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

1.1 水凝胶概述 1

1.1.1 水凝胶的定义 1

1.1.2 智能水凝胶的分类 1

1.1.3 水凝胶的合成方法 1

1.1.4 水凝胶的应用 2

1.2高弹性水凝胶 2

1.2.1 制备方法 2

1.2.2 高弹性水凝胶的应用 3

1.2.3 材料的选择 3

1.2.4 聚丙烯酰胺海藻酸钠多重互穿网络 4

1.3 水凝胶的降解 5

1.3.1 降解机理 5

1.3.2 水凝胶降解的应用 5

1.4 本文研究内容及意义 5

1.4.1 研究内容 5

1.4.2 研究意义 6

第二章 实验材料与实验方法 7

2.1 实验材料与仪器 7

2.1.1实验材料 7

2.1.2实验仪器 7

2.2 实验方法 8

2.2.1 三种复合水凝胶的制备 8

2.2.2溶胀测试方法 8

2.2.3降解测试方法 8

2.2.4傅里叶变换红外光谱分析 9

2.2.5 表面形貌分析 9

2.3 本章小结 9

第三章 实验结果与讨论 10

3.1 红外光谱分析 10

3.2 表面形貌分析 10

3.3 降解分析 11

3.4 溶胀分析 12

3.5本章小结 13

第四章 全文总结与展望 14

4.1 全文总结 14

4.2 展望 14

致 谢 15

参考文献 16

第一章 绪 论

1.1 水凝胶概述

1.1.1 水凝胶的定义

水凝胶是能够在水介质中膨胀的聚合物^[3]，具有三维网络结构^[5]，它们不溶于水，但可以吸收水、盐水溶液或其他液体，具有优良的生物相容性，所以其被称为最接近生命组织的材料^[2],是最具吸引力的软材料之一^[16]。三维网状结构的凝胶具有亲水多孔结构，允许大量吸水^[9]。水凝胶是理想的敷料^[31]，因为它们具有不粘附性，延展性和相似的活组织^[30]。水凝胶可以为伤口提供水分，并为细胞迁移保持潮湿的环境，这有助于更快的伤口愈合。

构成水凝胶三维网状结构的高分子链上的亲水性基团，所以使得水凝胶的三维多孔网状结构不仅能够溶胀吸收大量水分，而且由于离子相互作用和氢键的作用，三维网状结构紧密使得它们不易在水中溶解^[24]。

1.1.2 智能水凝胶的分类

智能水凝胶分为pH敏感型水凝胶、温度敏感型水凝胶、光敏感型水凝胶、电场敏感型水凝胶,因此在生物医药等领域有广泛的应用。

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