【摘 要】
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本文针对传统功能化双网络（DN）水凝胶力学性能差、功能性不足和应用范围受限等关键难题,通过构建多组分体系结构,设计出一种具有光响应驱动能力的复合DN水凝胶。并进一步利用盐溶液处理,拓宽其在柔性可穿戴设备领域的低温场景应用范围。此外,为结合可穿戴设备的人体健康监测功能并提供疾病治疗药物递送体系以实现可穿戴医疗监测一体化,合成了具有生物相容性的防冻复合水凝胶作为低温抗肿瘤药物的递送载体。多功能水凝胶在
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本文针对传统功能化双网络（DN）水凝胶力学性能差、功能性不足和应用范围受限等关键难题,通过构建多组分体系结构,设计出一种具有光响应驱动能力的复合DN水凝胶。并进一步利用盐溶液处理,拓宽其在柔性可穿戴设备领域的低温场景应用范围。此外,为结合可穿戴设备的人体健康监测功能并提供疾病治疗药物递送体系以实现可穿戴医疗监测一体化,合成了具有生物相容性的防冻复合水凝胶作为低温抗肿瘤药物的递送载体。多功能水凝胶在多个领域发挥重要作用,例如可穿戴设备、软机器人和组织工程等。在本文的研究中,我们制备了一种聚丙烯酰/海藻酸钠/羧酸化碳纳米管（PAAm/SA/CNTs）复合DN水凝胶,其拉伸强度为271.68±6.04 k Pa,最佳电导率为1.38±0.17 S·m–1,并在加热条件下展示出良好的自愈合能力。此外,该水凝胶在近红外光照射下呈现可控的光响应形变,包括弯曲、膨胀、游动及捕捉物体。为了进一步拓宽水凝胶在低温条件下的应用,将氯化钙（CaCl2）作为添加剂引入PAAm/SA/CNTs水凝胶中。有意义的是,在低至-20°C的温度下,PAAm/SA/CNTs/CaCl2水凝胶保持了良好的拉伸/压缩强度以及弹性,并在低温环境中仍具备优异的电导率、可恢复性和应变感应能力。总之,这项研究为多功能PAAm/SA/CNTs/CaCl2复合DN水凝胶的驱动及传感的潜在应用提供了新的方法与技术体系,有望在柔性可穿戴设备方面得到广泛应用。水凝胶作为药物载体的应用受到以下缺点的严重限制:网络结构不稳定、力学强度弱、组织粘附强度不足及防冻性能差,尤其是对于某些抗癌药物（例如洛莫司汀）,应将其保存在零度以下维持药物的生物活性。在本文的工作中,我们合成了一种基于聚丙烯酰胺/海藻酸钙-CaCl2（PAAm/Alg-Ca）的复合DN水凝胶。该体系具有61.81±5.14 k Pa的高拉伸强度、出色的亲水性水接触角22.5°±0.8°,p H响应的溶胀行为及在各类基底材料上表现出强粘附力（234.56±8.55 Pa）。更有意义的是,该复合水凝胶在-20°C低温下具有明显增强的韧性及有效的可恢复性。作为一种理想的药物递送体系,选用抗癌药洛莫司汀为测试模型,该水凝胶还表现出良好的生物相容性及可持续药物释放行为。总体而言,这项工作为开发基于PAAm/Alg-Ca的功能化复合DN水凝胶奠定了基础,在该水凝胶可作为载有抗癌药物低温递送载体的开发提供了新思路。
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