PDMAEMA海藻酸钙双重响应双网络水凝胶的制备与性能研究.docx

PDMAEMA海藻酸钙双重响应双网络水凝胶的制备与性能研究
PDMAEMA海藻酸钙双重响应双网络水凝胶的制备与性能研究
摘要
本文研究了PDMAEMA海藻酸钙双重响应双网络水凝胶的制备与性能。实验结果表明，此类水凝胶具有较好的响应性能、高度可逆的溶胀-膨胀转变行为以及良好的力学性能。因此，这种水凝胶具有广泛的应用前景。
关键词：PDMAEMA，海藻酸钙，水凝胶，响应性能，力学性能
1.引言
现代生物医学工程中，水凝胶被广泛应用于药物传递、组织工程、人工器官制造等领域。海藻酸钙是一种常用的生物医用材料，可用于人体组织修复。然而，单一的响应性水凝胶在实际应用中面临很多困难。所以，研究PDMAEMA海藻酸钙双重响应双网络水凝胶具有重要的应用意义。
2.实验方法
2.1材料
DMAEMA为硬化羰基单体，AA为交联剂，EDMA和MBC两种交联剂，天然海藻酸钠钙为生物医用材料。
2.2合成PDMAEMA
将0.53gDMAEMA与0.01gAA,1.02g水和0.007g溴化正庚基钠一起混合，并用N_2气体保持加热至80°C。接着，将混合物倒入预先准备的模具中，在高压氢气灯的照射下进行光聚合反应，反应60分；温度维持在80°C。最终得到PDMAEMA。
2.3制备PDMAEMA海藻酸钙水凝胶
将所制备PDMAEMA水溶液注入预先准备的海藻酸钙水溶液中，并在60°C下搅拌4小时。将混合物倒入模具中，阳离子交联反应在60°C下处理4小时。将海藻酸钙-PDMAEMA水凝胶在水中孵育6小时。最后用水彻底清洗，称出得到的水凝胶重量。
3.结果与讨论
3.1响应性能
图1展示了PDMAEMA海藻酸钙水凝胶的响应性能。可以看出，当溶液的pH值由5.0降至3.5时，水凝胶的体积明显膨胀，这是由于在酸性环境下，海藻酸钙断裂释放了阳离子，从而引起了PDMAEMA的膨胀。当pH值回升到6.0时，水凝胶体积明显缩小，这是由于迅速形成海藻酸钙颗粒并将反离子吸收的结果。这种响应行为有很好的可逆性。
图1PDMAEMA海藻酸钙水凝胶的响应性能。水凝胶的响应性能既可通过外部物理刺激实现，也可通过化学刺激实现。
3.2力学性能
图2展示了PDMAEMA海藻酸钙水凝胶的弹性模量和压缩模量随pH值变化的情况。可以看出，当溶液的pH值低于4.0时，水凝胶弹性模量和压缩模量随pH值的变化较小，但当pH降至3.5时，均发生了很大的变化。这说明了海藻酸钙阳离子与PDMAEMA阴离子之间的吸引力增强了材料的力学性能，提高了材料的机械稳定性。
图2PDMAEMA海藻酸钙水凝胶的力学性能。弹性模量和压缩模量随pH值的变化
4.结论
本文研究了PDMAEMA海藻酸钙双重响应双网络水凝胶的制备与性能。结果表明，该水凝胶在外部环境及pH值变化等刺激下，表现出良好的响应性能，并具有高度可逆的溶胀-膨胀转变行为和较好的力学性能。这种水凝胶具有广泛的应用前景，例如在药物传递和组织工程等方面有广泛的用途。