Hydrogel水凝胶---youtube AutoTube

2012年9月---Hydrogel人造软骨
---美国研究人员开发出高弹性和高韧性的水凝胶，将来有望用于制作人造软骨等医疗设备。这种高弹性和高韧性的水凝胶，其成分是藻朊酸盐和聚丙烯酰胺。这两种物质单独形成的水凝胶弹性都不大，但如果把它们按一定比例混合起来再加入水，会得到一种新型水凝胶。这种水凝胶中约90%是水，但其弹性超强，可以拉伸到原有长度的20倍以上而不断，之后还能够自行恢复原状。它的韧性也很好，把一块这样的水凝胶掰断，需要耗费的能量与掰断一块天然橡胶差不多。可以用来制造人造椎间盘，它的性能足以承受脊椎活动时的拉伸和挤压
2012.3.5---美国加州大学圣地亚哥分校生物工程师已经开发出一个自我修复的水凝胶，在几秒钟内结合，容易魔术贴，形成一个强大到足以承受反复拉伸。该材料具有许多潜在的应用，包括医用缝合材料，靶向给药，工业密封剂和自愈塑料
2011.8.29--- In the paper Shoichet and her team of U of T researchers outline a new way of anchoring proteins in a 3D hydrogel. The team created 3D chemical pathways in the hydrogel using multi photon laser. The hope is that the process can be used to create chemical scaffolding for organs like retinas and larger body parts.

水凝胶（Hydrogel）
是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物
水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。水凝胶这个词最早出现于1960年，当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。它本身是硬的高聚物，但它吸收水分后就变成具有弹性的凝胶，故称水凝胶。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶，日常生活中的果冻、隐形眼镜等，都属于水凝胶制品

-----水凝胶有各种分类方法，
根据水凝胶网络键合的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶。
物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，这种凝胶是非永久性的，通过加热凝胶可转变为溶液，所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态，如k2型角叉菜胶、琼脂等；在合成聚合物中，聚乙烯醇（PVA）是一典型的例子，经过冰冻融化处理，可得到在60℃以下稳定的水凝胶。
凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。 根据水凝胶大小形状的不同，有宏观凝胶与微观凝胶（微球）之分，
根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等，目前制备的微球有微米级及纳米级之分。
根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。
传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感，
环境敏感的水凝胶是指自身能感知外界环境（如温度、pH、光、电、压力等）微小的变化或刺激，并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化，利用这种刺激响应特性可将其用做传感器、控释开关等，这是1985年以来研究者最感兴趣的课题之一。
根据合成材料的不同，水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。
天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格，因而正在引起越来越多学者的重视。
但是天然高分子材料稳定性较差，易降解
作为一种高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。值得注意的是，不同的应用领域应该选用不同的高分子原料，以满足不同的需求。

-----日用品
水凝胶作为一种高吸水性材料，广泛地应用于妇女卫生巾、尿布、生理卫生用品、香料载体以及纸巾等方面，用量不大，价格能为消费者接受，目前用在该领域的材料主要是交联的聚丙烯酸盐及淀粉2丙烯酸接枝聚合物。
-----工业用品
水凝胶可用于油水分离、废水处理、空气过滤、电线包裹材料、防静电、密封材料、蓄冷剂、溶剂脱水、金属离子浓集、包装材料等诸多方面。比如，用做包装材料，当运输和贮存可能会受潮和本身可能会溢流的货物时，可用含高吸水性水凝胶的复合材料包装，以保证货物安全。高吸水性凝胶与无纺布和薄膜组合，可加工成不同结构吸液衬里材料，用以包装肉类食品，使商品能保持清洁外观，取食时包装袋中不存液体。
-----农业土建
水凝胶材料可用在农用薄膜、农业园艺用保水材料、污泥固化、泥水添加剂、墙壁顶棚材料等方面。绿化沙漠是高吸水性水凝胶材料极有潜力的用途之一，可通过制成保水剂的方式实施。以高吸水性凝胶为主要成分，加入粘土和水制成保水剂，再和农用的土掺在一起就可很好保存土壤中的水分，埃及正在推进一项利用该技术绿化沙漠的宏大工程。
-----生物医学
烧伤涂敷物：水凝胶材料直接用于与人体组织接触，可防止体外微生物的感染，抑制体液的损失，传输氧到伤口，一般说来能促进伤口的愈合。在中欧，注册商标为HDR或AQUA2GEL的水凝胶烧伤涂敷物，销售前景看好，这种产品是通过辐射法制备的。这种涂敷物也可制成喷雾液、乳液或膏状，一些消炎药物也可包埋其中，透过凝胶缓慢地释到受伤部位，加速伤口的愈合。
药物传输体系：当水凝胶被移植或注射到生物体后，水凝胶能够维持或向体液控制释放包埋在水凝胶中的药物，一般说来，有两种类型的控制释放，一种是像凝胶涂敷物一样释放小分子，另一种情况是含有药物的聚合物基材逐渐分解，在这种情况下，药物扩散进入周围环境，由材料的生物降解速率控制。有时水凝胶作为胶束装载药物，药物释放的速率由通过调整交联度和水凝胶的化学组成实现，特别是智能型水凝胶问世以来，水凝胶在该领域的应用研究更为深入。
补齿材料：有一些两组分或 多组分的补齿材料含有HEMA或其他亲水型聚合物，这些材料被放在颚槽或牙根部的孔内聚合或交联，在大多数情况下，这些反应由UV引发。Dybek等通过辐射手段将PVA和明胶交联制备了补齿材料。
移植：PVA是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。水凝胶已被用做移植乳房、鼻子、面部、缺唇修补、替代耳鼓膜等方面。水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。
隐型眼镜：隐型眼镜以PHEMA为基材，加入PVP、PVA、PMAAc、壳聚糖等，用以提高PHEMA的力学性能和增大氧的渗透，由辐射法制备的隐型眼镜已经在中国上市。此外，当前治疗白内障用的眼晶（JOL）是由PMMA或PVA制成的。
生物分子、细胞的固定化：水凝胶固定化的生物分子和细胞在分析、医学诊断等方面有着广泛的应用。生物分子和细胞可以固定在水凝胶小球的表面或其内部，然后装填柱子，这样的柱子可以用于分离混合物中的特殊生物分子。生物传感器是表面固定了生物分子或细胞的电化学传感器，生物分子一般固定在与生物传感器物理元件相连的水凝胶表面或其内部

=====水凝膠的常見用途包括：
目前用作組織工程支架。 作為支架使用時，水凝膠可以含有人類細胞的修復組織。
水凝膠包被的孔已被用於細胞培養
環境敏感水凝膠也被稱為“智能凝膠”或“智能凝膠”。 這些水凝膠有能力感測pH，溫度，或代謝產物的濃度變化，並釋放它們的負載作為這樣的改變的結果。
作為緩釋藥物輸送系統。
提供的吸收，desloughing和清創壞死和纖維化組織。
是響應於特定的分子，如葡萄糖或抗原的水凝膠，可以作為生物傳感器的使用，以及在DDS。
中使用的吸收尿液的一次性尿布或衛生巾
隱形眼鏡 （ 矽凝膠， 聚丙烯酰胺 ）
腦電圖和心電圖的醫療用電極組成的交聯聚合物（ 聚環氧乙烷 ， polyAMPS和聚乙烯吡咯烷酮的水凝膠）
水膠炸藥
直腸給藥和診斷
包覆的量子點
-----其他不太常見的用途包括：
乳房植入物
現在使用的膠水。
乾旱地區土壤中的水分顆粒
燒傷或其他難以癒合的傷口癒合的敷料。 傷口凝膠是極好的幫助來創建或保持濕潤的環境。
水庫局部給藥 ，特別是離子型藥物離子導入 ，交付（見離子交換樹脂 ）
常見的成分，如聚乙烯醇 ， 聚丙烯酸鈉 ， 丙烯酸酯聚合物和共聚物的親水基團的豐度。
正在組織工程研究天然水凝膠材料，這些材料包括瓊脂糖，甲基纖維素， 透明質酸和其他自然衍生的聚合物。