硅水凝膠簡介

作為一種高吸水高保水材料，水凝膠被廣泛用于多種領(lǐng)域，如:干旱地區(qū)的抗旱，在化妝品中的面膜、退熱貼、鎮(zhèn)痛貼、 農(nóng)用薄膜、建筑中的結(jié)露防止劑、調(diào)濕劑、石油化工中的堵水調(diào)劑，原油或成品油的脫水，在礦業(yè)中的抑塵劑，食品中的保鮮劑、增稠劑，醫(yī)療中的藥物載體等等。值得注意的是，不同的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該選用不同的高分子原料，以滿足不同的需求。

水凝膠可由不同的親水單體和疏水單體聚合而成。由于具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),水凝膠可以達(dá)到很大的相對分子質(zhì)量,其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由交聯(lián)的化學(xué)鍵、氫鍵或范德華力形成。在溶脹時,溶液可以擴(kuò)散到交聯(lián)鍵之間的空間內(nèi)。交聯(lián)密度越大,三維網(wǎng)絡(luò)間的空間就越小,水凝膠在溶脹時吸收的水分也越少。水凝膠的表面蛋白質(zhì)粘附及細(xì)胞粘附很小,所以在與血液、體液及人體組織相接觸時,表現(xiàn)出良好的生物相容性,同時由于含有大量的水,水凝膠柔軟而類似生物體組織,作為人體植入物可減少不良反應(yīng),因而被作為優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)材料得到了廣泛的應(yīng)用。聚氨酯(PU)具有良好的生物相容性和優(yōu)良的物理機(jī)械性能。對人體具有良好的生理可接受性,并且可以保持長期人體植入的穩(wěn)定性。聚氨酯是由多元醇、小分子擴(kuò)鏈劑與異氰酸酯聚合形成的共聚物,其分子鏈由軟段和硬段組成,多元醇(聚醚、聚酯等)構(gòu)成軟段,異氰酸酯和小分子擴(kuò)鏈劑(二胺或二醇)構(gòu)成硬段。通過改變分子鏈中軟硬段的組成成分及其比率可以改變聚氨酯的物理化學(xué)性能[5]。因此人們開始研究聚氨酯水凝膠,并已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到良好的應(yīng)用。

美國約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院報告稱，他們開發(fā)出一種新型水凝膠生物材料，在軟骨修復(fù)手術(shù)中將其注入骨骼小洞，能幫助刺激病人骨髓產(chǎn)生干細(xì)胞，長出新的軟骨。在臨床試驗(yàn)中，新生軟骨覆蓋率達(dá)到86%，術(shù)后疼痛也大大減輕。論文發(fā)表在2013年1月9日出版的《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上。

埃里希還說，研究小組正在開發(fā)下一代移植材料，水凝膠和黏合劑就是其中之一，二者將被整合為一種材料。此外，她們還在研究關(guān)節(jié)潤滑和減少發(fā)炎的技術(shù)。

加拿大最新的研究顯示，水凝膠(Hydrogel)不僅有利于干細(xì)胞(Stem cell)移植，也可加速眼睛與神經(jīng)損傷的修復(fù)。研究團(tuán)隊(duì)指出，像果凍般的水凝膠是干細(xì)胞移植的理想介質(zhì)，可以幫助干細(xì)胞在體內(nèi)存活，修復(fù)損傷組織。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理所研究員周峰課題組利用分子工程，設(shè)計制備出一種具有雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的超高強(qiáng)度水凝膠，大大提高了水凝膠的機(jī)械性能。相關(guān)研究已發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

據(jù)國外媒體報道，美國加州大學(xué)圣迭戈分校的納米科學(xué)工程師日前研發(fā)出了一種凝膠，這種凝膠中含有能夠吸附細(xì)菌毒素的納米海綿。這 種凝膠有望用于治療抗藥性金黃色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA。這種細(xì)菌產(chǎn)生了對所有青霉素的抗藥性，常常被稱作"超級細(xì)菌")導(dǎo)致的皮膚和傷口上的感染。在不使用抗生素的情況下，這種"納米 海綿水凝膠"能夠把被抗藥性金黃色葡萄球菌感染的小鼠皮膚上的損傷減小到最小。這項(xiàng)研究日前發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。