自愈合凝胶在柔性传感器中的应用研究进展

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作者 陈香李 张甜 +2 位作者 李倩倩 李彪 李康康 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2587-2596,2722,共11页

自愈合凝胶具有优异的机械性能、良好的生物相容性和延长材料使用寿命功能等特性,已广泛应用在电子皮肤、柔性机器人、可穿戴设备等方面。凝胶基质结构的可调性和导电材料选择的多样性也为制备具有不同功能的柔性传感器提供了可能。该... 自愈合凝胶具有优异的机械性能、良好的生物相容性和延长材料使用寿命功能等特性,已广泛应用在电子皮肤、柔性机器人、可穿戴设备等方面。凝胶基质结构的可调性和导电材料选择的多样性也为制备具有不同功能的柔性传感器提供了可能。该文根据交联方式、功能性类型、愈合方式和胶凝剂相对分子质量大小4种分类方式将自愈合凝胶进行了分类,并详细介绍了各种自愈合凝胶的成胶机制和性能特点。综述了自愈合凝胶在柔性传感器中力学、光电和生物方面的国内外研究现状。最后,讨论了该研究领域仍存在的问题,并对其未来发展前景及方向进行了简要展望。 展开更多

关键词 自愈合凝胶 柔性传感器 交联方式 功能性 愈合方式 性能 应用

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生物医用天然多糖自愈合凝胶研究进展 被引量：2

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作者 王路 李书彬 王振宇 《卫生研究》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1020-1025,共6页

自愈合凝胶作为一种新型智能高分子材料,因其在软材料修复、药物载体及组织工程等领域已显现的卓越性能,近年成为医用创新材料研究的重要热点之一。但目前自愈合凝胶材料尚存在生物相容性差、原料自身毒副损害作用较大等诸多问题,容易... 自愈合凝胶作为一种新型智能高分子材料,因其在软材料修复、药物载体及组织工程等领域已显现的卓越性能,近年成为医用创新材料研究的重要热点之一。但目前自愈合凝胶材料尚存在生物相容性差、原料自身毒副损害作用较大等诸多问题,容易对人体造成慢性毒副作用。因此,为了预防以及改善这些问题,以天然产物为原料的高生物相容、低毒害作用的自愈合凝胶的研究在此领域具有巨大潜力和重要意义。本文从生物医用角度对目前天然多糖自愈合凝胶制备的研究进展与成果进行较为全面的评述,并提出了天然多糖自愈合凝胶未来深入研究中亟待解决的问题,为天然多糖自愈合凝胶的生物学及生物医药领域应用研究提供有益的参考。 展开更多

关键词 自愈合凝胶 天然多糖 组织工程 药物缓释

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贻贝仿生自愈合pH敏感性聚丙烯酸凝胶的制备

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作者 金晶 付雁 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期168-173,共6页

3,4-二羟基苯乙胺(DOPA)含有的茶酚(catechol)基团具有与金属离子相互作用形成非共价键的能力。文中制备了一种新型的贻贝仿生自愈合pH响应性凝胶,通过多巴胺共轭聚丙烯(PAA-DOPA)中的Catechol基团与硼酸(H3BO3)中的硼离子(B3+)配位作用... 3,4-二羟基苯乙胺(DOPA)含有的茶酚(catechol)基团具有与金属离子相互作用形成非共价键的能力。文中制备了一种新型的贻贝仿生自愈合pH响应性凝胶,通过多巴胺共轭聚丙烯(PAA-DOPA)中的Catechol基团与硼酸(H3BO3)中的硼离子(B3+)配位作用,形成交联凝胶。当pH从酸性条件增加到指定的pH时(pH=9),B3+与2个儿茶酚官能团能络合形成双配合物。此外,B3+-catechol可逆性为PAA-DOPA凝胶提供了自我修复能力。因此,这种pH响应性和自我修复凝胶将会在智能水凝胶、医用凝胶和密封胶领域有巨大的应用潜能。 展开更多

关键词 聚丙烯酸 聚合物凝胶 自愈合凝胶

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智能自愈合凝胶研究进展及在钻井液领域的应用前景 被引量：22

4

作者 孙金声 赵震 +5 位作者 白英睿 吕开河 王金堂 王韧 王晨烨 戴立瑶 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1706-1718,共13页

自愈合凝胶是一类受损后能自行愈合形成接近整体凝胶强度的智能材料。通过系统介绍基于疏水、氢键和静电作用的物理自愈合凝胶和基于亚胺键、酰腙键和Diels-Alder反应的动态化学键作用的化学自愈合凝胶的研究进展,结合钻井液应用实践以... 自愈合凝胶是一类受损后能自行愈合形成接近整体凝胶强度的智能材料。通过系统介绍基于疏水、氢键和静电作用的物理自愈合凝胶和基于亚胺键、酰腙键和Diels-Alder反应的动态化学键作用的化学自愈合凝胶的研究进展,结合钻井液应用实践以及不同类型自愈合凝胶材料自身特性,总结了自愈合凝胶材料在钻井液防漏、堵漏、固壁和降滤失领域的应用前景。自愈合凝胶材料可作为随钻防漏和堵漏剂,进入井下高渗基质和裂缝后聚集堆积,自行愈合形成整体高强度凝胶封堵漏失通道;作为固壁材料可通过氢键、静电和黏滞作用吸附聚集在井筒壁面,愈合后形成高强度凝胶固壁层,封堵孔隙和微裂缝,强化井壁稳定性;作为降滤失材料可与黏土、聚合物协同作用,愈合后在井壁形成一层致密的高强度滤饼,降低钻井液滤失量。自愈合凝胶材料在钻井液领域的研究和应用将促进钻井液技术的智能化。 展开更多

关键词 智能自愈合凝胶 愈合机理 防漏堵漏 化学固壁 降滤失

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基于动态化学键构建自愈合高分子水凝胶 被引量：11

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作者 候冰娜 沈惠玲 +2 位作者 李进 谢旺强 李征征 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期73-82,共10页

高分子水凝胶是一种具有三维网络结构的软材料,能够吸收并保持大量的水分。高分子水凝胶具有良好的生物相容性和力学性能,在生物医学和生物工程领域具有重要的应用价值。自愈合水凝胶是一种能够响应外界刺激并修复自身损伤的智能凝胶。... 高分子水凝胶是一种具有三维网络结构的软材料,能够吸收并保持大量的水分。高分子水凝胶具有良好的生物相容性和力学性能,在生物医学和生物工程领域具有重要的应用价值。自愈合水凝胶是一种能够响应外界刺激并修复自身损伤的智能凝胶。相比传统水凝胶,自愈合水凝胶具有修复损伤的特性,近年来受到科学界的广泛关注。基于动态化学的自愈合水凝胶是一种能够通过动态的共价键或非共价键交联而重新形成三维网络结构从而修复损伤的新型自愈合水凝胶,该水凝胶能够快速多次地修复自身损伤,有良好的环境适应性,为开发多功能智能新材料奠定了基础。本文综述了近年来基于动态化学键构建自愈合水凝胶的研究进展,重点阐述了基于氢键相互作用、金属配位相互作用、主-客体相互作用、离子相互作用、亲疏水相互作用、亚胺键/酰腙键、硼酸酯键和二硫键的自愈合水凝胶的最新研究情况,同时提出了自愈合水凝胶的一些问题,并分析了未来的发展方向。 展开更多

关键词 自愈合水凝胶 动态化学 共价键 非共价键

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L-半胱氨酸改性甲基纤维素自愈合水凝胶的制备及其性能研究 被引量：1

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作者 徐鸿涛 沈勇 +4 位作者 潘虹 徐丽慧 闫鑫 王飞翔 李天阳 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期154-159,共6页

以甲基纤维素(MC)为水凝胶主体,通过Steglich酯化反应将L-半胱氨酸(Cys)接枝在MC上,从而引入巯基形成动态的二硫键,合成增强型自愈合水凝胶MC-Cys。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、核磁共振氢谱仪、流变仪、热重分析仪等对... 以甲基纤维素(MC)为水凝胶主体,通过Steglich酯化反应将L-半胱氨酸(Cys)接枝在MC上,从而引入巯基形成动态的二硫键,合成增强型自愈合水凝胶MC-Cys。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、核磁共振氢谱仪、流变仪、热重分析仪等对水凝胶的结构和性能进行表征。结果表明,MC-Cys水凝胶的最大拉伸强度能达到1.251MPa,比纯MC水凝胶拉伸强度(0.626MPa)提高了1倍,动态的二硫键赋予了MC-Cys水凝胶自愈合性,在生物医学、组织工程等领域应用前景广阔。 展开更多

关键词 甲基纤维素 L-半胱氨酸 自愈合水凝胶 拉伸强度

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基于动态共价键和非共价键相互作用的自愈合水凝胶研究进展 被引量：6

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作者 刘瑞雪 陈纪超 李迎博 《轻工学报》 北大核心 2021年第6期110-124,共15页

综述了基于动态共价键、非共价键相互作用的自愈合水凝胶及其在伤口敷料和药物输送、组织工程、仿生电子皮肤、可穿戴电子设备方面的应用,对常用自愈合水凝胶的自愈机制进行概述,针对目前单一的基于动态共价键或动态非共价键相互作用机... 综述了基于动态共价键、非共价键相互作用的自愈合水凝胶及其在伤口敷料和药物输送、组织工程、仿生电子皮肤、可穿戴电子设备方面的应用,对常用自愈合水凝胶的自愈机制进行概述,针对目前单一的基于动态共价键或动态非共价键相互作用机制的自愈合水凝胶仍然存在力学性能弱、自愈条件苛刻、不能完全恢复等不足,指出了未来自愈合水凝胶的设计研究方向:如可在多种环境下发生自愈行为的自愈合水凝胶的设计、动态共价/非共价相互作用结合的自愈合水凝胶的设计、自愈合水凝胶用于柔性电子器件等方面的研究等,以实现多机制、多功能型自愈合水凝胶的快速发展,促进其在生物材料、智能软材料方面应用的有效拓展. 展开更多

关键词 自愈合水凝胶 动态共价键 动态非共价键 生物医药 电子传感

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生物相容性纳米纤维素自愈合水凝胶的构建及其性能 被引量：1

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作者 王汉琛 吴嘉茵 +1 位作者 黄彪 卢麒麟 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期17-25,共9页

针对水凝胶存在力学性能差、受损后性能难以恢复导致使用寿命短,以及有毒交联剂的使用带来生物相容性差的问题,以明胶(Gel)为基质,双醛纳米纤维素(DNCC)为增强相,通过动态亚胺键形成第一重交联网络,并引入单宁(Ta)和四硼酸钠(Borax)形... 针对水凝胶存在力学性能差、受损后性能难以恢复导致使用寿命短,以及有毒交联剂的使用带来生物相容性差的问题,以明胶(Gel)为基质,双醛纳米纤维素(DNCC)为增强相,通过动态亚胺键形成第一重交联网络,并引入单宁(Ta)和四硼酸钠(Borax)形成多重氢键和动态硼酸酯键,基于动态共价键和氢键协同制备了具有三重交联网络的生物相容性纳米纤维素自愈合Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶,并对其结构和性能进行表征。结果表明:Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶具有良好的热稳定性、柔韧性及可注射性,相比于Gel/DNCC水凝胶,其力学性能和胶体黏弹性明显提高,断裂强度从0.138 MPa增加到0.353 MPa,增加了155.7%,储能模量从960 Pa升高到1 550 Pa,提升了61.4%;室温环境下,无需外界刺激,受损的水凝胶能够在1 h内快速愈合,愈合效率达到98%;经质量分数0.5%的明胶纤维素复合物浸提液处理72 h后,成纤维细胞凋亡率小于5%,表明Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶具有良好的生物相容性。 展开更多

关键词 智能材料 明胶 单宁 四硼酸钠 双醛纳米纤维素 多重氢键 自愈合水凝胶 生物相容性

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基于动态可逆非共价体系的自愈合水凝胶构建方法研究进展 被引量：5

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作者 杨珏莹 陈煜 +5 位作者 赵琳 张子涵 杨威 刘媛 彭克林 王雅伦 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期133-141,共9页

材料的完整性是保证其呈现应有性能的前提,任何破损或缺陷都可能导致材料性能不能满足使用需求。在众多材料中,用作药物缓释载体、组织工程支架和功能器件涂层的水凝胶因其特殊的应用环境而对自我修复性能需求迫切。自愈合水凝胶在受到... 材料的完整性是保证其呈现应有性能的前提,任何破损或缺陷都可能导致材料性能不能满足使用需求。在众多材料中,用作药物缓释载体、组织工程支架和功能器件涂层的水凝胶因其特殊的应用环境而对自我修复性能需求迫切。自愈合水凝胶在受到外界破坏后能自我修复以维持初始性能,保证了使用过程中材料的安全性和可靠性。因此,具有自愈合性能的新型功能材料是目前重要的研究方向。基于高分子链之间相互作用力形成的自愈合水凝胶分为两类:(1)通过动态共价键形成的水凝胶,包括双硫键、Diels-Alder环加成反应、亚胺键/席夫碱作用等;(2)通过范德华力或氢键等非共价键作用,即物理交联形成的水凝胶,包括氢键作用、主体-客体之间力的作用、聚阴阳离子间的相互作用、金属配体的相互作用、疏水缔合等。由于共价键的稳定性,大多数共价键交联所形成的水凝胶稳定存在并表现出良好的力学性能。然而,这些水凝胶存在对外界刺激反应性低、制造之后不能被重塑、受到破坏之后不能自我修复等局限性,因此发展基于动态共价键或物理交联的自愈合水凝胶已成趋势。自愈合水凝胶不仅具有水凝胶独特的溶胀性能、极高的含水量、良好的生物组织相似性,而且具有自我修复断层的能力,可用于组织工程、伤口敷料、药物缓释、生物传感等生物医学研究领域,可有效延长材料的使用寿命,具有极好的应用前景。本文介绍了近年来基于动态可逆非共价体系构建自愈合水凝胶的研究进展,按照不同的愈合机理对自愈合水凝胶进行分类,分别讨论了基于氢键、可逆金属配位作用、疏水缔合以及多种作用力相结合等作用机理构建自愈合水凝胶的方法和应用进展,分析了基于动态可逆非共价构建自愈合水凝胶可能面临的问题,并对其发展前景进行了展望,以期指导� 展开更多

关键词 自愈合水凝胶 氢键 金属配位 疏水缔合 生物医学工程

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乙二醇壳聚糖自愈合水凝胶的制备及性能

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作者 徐文静 梁建荣 +5 位作者 曲萌菲 王艺璇 侯冰娜 赵琳琳 张杭 李征征 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期144-150,共7页

合成一种基于动态亚胺键的自愈合氧化海藻酸钠-乙二醇壳聚糖水凝胶(OSA-GC),将海藻酸钠通过高碘酸钠氧化合成氧化海藻酸钠(OSA),并与乙二醇壳聚糖(GC)发生席夫碱反应制备具有不同交联度的自愈合OSA-GC水凝胶,研究GC的浓度对OSA-GC水凝... 合成一种基于动态亚胺键的自愈合氧化海藻酸钠-乙二醇壳聚糖水凝胶(OSA-GC),将海藻酸钠通过高碘酸钠氧化合成氧化海藻酸钠(OSA),并与乙二醇壳聚糖(GC)发生席夫碱反应制备具有不同交联度的自愈合OSA-GC水凝胶,研究GC的浓度对OSA-GC水凝胶的微观形态、黏弹性能、溶胀性能、自愈合性能、降解速率和体外药物释放性能的影响。结果表明:OSA-GC水凝胶具有多孔结构,通过控制OSA与GC的质量比,OSA-GC水凝胶的孔径处于50~280μm;OSA-GC水凝胶的溶胀率在120 h达到溶胀平衡,溶胀率达到71.3~112.1。OSA-GC水凝胶在含有溶菌酶(10 mg/mL)的PBS中发生降解,在12天后OSA-GC水凝胶的质量损失达到43.1%~51.9%;在室温条件下,OSA-GC水凝胶在无外界刺激时2 h实现自愈合,负载吉西他滨的OSA-GC自愈合水凝胶对抗癌药物吉西他滨具有缓释作用,药物释放时间可达48 h,药物释放量达到72.6%~89.5%。OSA-GC自愈合水凝胶在药物载体领域具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 自愈合水凝胶 氧化海藻酸钠 乙二醇壳聚糖 药物缓释

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基于天然材料的自愈水凝胶伤口敷料研究进展

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作者 李容恺 齐钦兵 +1 位作者 王春华 李诚博 《山东化工》 CAS 2023年第13期98-108,共11页

目前使用的伤口敷料中,水凝胶因其可改变的、优异的化学、物理和生物特性以及具有能够吸收和保留大量水分的三维交联聚合物网络而被广泛研究应用于伤口治疗。天然材料拥有良好的生物相容性和生物降解性,利用各种天然材料合成的水凝胶一... 目前使用的伤口敷料中,水凝胶因其可改变的、优异的化学、物理和生物特性以及具有能够吸收和保留大量水分的三维交联聚合物网络而被广泛研究应用于伤口治疗。天然材料拥有良好的生物相容性和生物降解性,利用各种天然材料合成的水凝胶一直是研究的一大重点,但相对于使用合成材料制备的水凝胶,存在力学性能更差,形态难以保持的缺点,为其储存和使用增加了困难。目前,由天然材料或天然材料和合成材料联合制备的新型自愈水凝胶创面敷料由于具有抗破损的自愈能力,有望改良传统水凝胶的力学性能不足的缺陷。基于天然材料研发的伤口自愈水凝胶的研究现状做一综述,讨论了适合制备水凝胶的天然聚合物材料以及系统地阐述了自愈合的机理,然后介绍了自愈合水凝胶敷料的种类及讨论了自愈合水凝胶作为伤口敷料的应用。最后,讨论了天然材料制备的自愈水凝胶作为创面敷料的目前及未来的发展方向和使用途径,并对其的创新应用提出了建议。 展开更多

关键词 自愈合水凝胶 动态键 希夫键 二硫键 接枝反应 伤口敷料

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自愈合水凝胶的合成及在药物制剂中的应用进展 被引量：2

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作者 彭灿 刘宇洁 《高分子通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期6-12,共7页

自愈水凝胶通过重新连接水凝胶基质内断裂的链路,实现裂纹闭合。自愈合水凝胶在物理损伤后恢复原来结构和功能,并且具有多重特性,如可注射性、导电性、粘合性,近年来越来越受到重视,并且广泛应用于制药工程、生物医学等领域。但是其韧... 自愈水凝胶通过重新连接水凝胶基质内断裂的链路,实现裂纹闭合。自愈合水凝胶在物理损伤后恢复原来结构和功能,并且具有多重特性,如可注射性、导电性、粘合性,近年来越来越受到重视,并且广泛应用于制药工程、生物医学等领域。但是其韧性与快速愈合的相容性仍有待解决,在人体环境中的应用仍有待进一步研究。介绍了近年来具有快速自愈合能力和机械韧性水凝胶的创新型合成方法。以及其在医药学中的广泛应用。相信自愈合水凝胶在未来具有长远的发展前景及巨大的可能性。 展开更多

关键词 自愈合水凝胶 高分子材料 应用 合成 发展

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