功能化水凝胶的力学性质与设计
发布时间：2023-10-06 15:42
近来,随着生物学和医学应用需求的快速增长,软材料吸引了越来越多研究者们的目光。而水凝胶材料作为其中一种最具生物相容性的软材料,也得到了广泛的关注。水凝胶材料是一类具有三维网络结构与微观孔径体系的弹性体,其力学性质的优劣是其能否被更好地投入应用的关键。例如,水凝胶材料在制备关节软骨可再生支架时,所要提供的不仅仅是机械支撑,更重要的是通过力学性质的影响来保持成软骨细胞的表型。此外,对水凝胶的设计主要在于骨架和交联点两部分。其中,交联点的热力学及动力学性质是影响水凝胶力学性质的主要因素。目前,已有许多将水凝胶材料进行功能化的成功典例,但其中仍然存在着一些亟待解决的问题。为得到更能够面向应用的水凝胶系统,从已有的方法出发,我们设计和制备了几种新型功能化水凝胶材料,主要包括模拟软骨材料的双网络水凝胶、超声药物控释的双交联点水凝胶、基于蛋白质的可注射水凝胶体系以及从分子层面设计的超韧混合网络水凝胶。我们期望,这些新的水凝胶材料体系可使水凝胶的应用前景更加广泛,同时,我们所进行的关于水凝胶力学性质与微观网络间的关系可为水凝胶材料的设计提供更好的思路。(1)模拟软骨材料的双网络水凝胶受到天然软骨材料微...
【文章页数】：201 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水凝胶材料的制备方案
1.1.1 物理交联法
1.1.2 化学交联法
1.1.3 双网络水凝胶材料
1.2 水凝胶材料力学性质及表征方法
1.2.1 水凝胶的溶胀行为
1.2.2 水凝胶的单轴应力测试
1.2.3 水凝胶材料的韧性测量
1.2.4 压痕法测量
1.2.5 时间相关的粘弹性测量
1.3 水凝胶材料的功能化方法
1.3.1 可注水凝胶材料
1.3.2 微凝胶体系
1.3.3 仿生自生长韧性材料
1.3.4 3D打印水凝胶材料
1.3.5 4D打印水凝胶材料
1.4 本论文研究目标、思路和主要内容
1.4.1 本论文研究目标和思路
1.4.2 本论文主要研究内容
参考文献
第二章 高分子-超分子自组装双网络水凝胶
2.1 引言
2.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
2.3 结果与分析
2.3.1 高分子-超分子自组装双网络水凝胶设计与制备
2.3.2 PS-DN双网络水凝胶的表征
2.3.3 PS-DN双网络水凝胶的压缩性能
2.3.4 PS-DN双网络水凝胶的能量耗散
2.3.5 PS-DN双网络水凝胶的应力弛豫现象
2.3.6 PS-DN双网络水凝胶的快速恢复性能
2.4 讨论
2.5 结论
参考文献
第三章 用于超声激发药物载运的高强度双交联点水凝胶
3.1 引言
3.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
3.3 结果与分析
3.3.1 DC双交联水凝胶的设计
3.3.2 DC双交联点载药水凝胶的制备
3.3.3 DC双交联点水凝胶的力学性质表征
3.3.4 DC双交联点水凝胶的体外药物控释
3.3.5 细胞炎症抑制实验
3.4 结论
参考文献
第四章 一种基于蛋白质的可注射水凝胶且具有多能量耗散特征以及可调的动力学响应模式
4.1 引言
4.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
4.3 水凝胶系统的设计及力学性质
4.3.1 GKE水凝胶系统的设计
4.3.2 GKE水凝胶表现出时间相关的动力学特性
4.3.3 GKE水凝胶表现出两种能量耗散模式
4.3.4 环境因子(温度,离子强度与化学计量比)对GKE水凝胶的能量耗散模式产生影响
4.3.5 GKE水凝胶的可注射性能以及自修复性能研究
4.4 结论
参考文献
第五章 通过对金属配位相互作用的分子工程设计制备具有高硬度,高韧性以及快速自恢复性能的水凝胶
5.1 引言
5.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
5.3 结果与分析
5.3.1 协同性锌离子配位机制的设计与研究
5.3.2 组氨酸富集多肽与锌离子配位交联的力学性质
5.3.3 多肽-锌离子配位复合体的流变动力学表征
5.3.4 多肽-锌离子配位复合体交联点的重结合能力
5.3.5 锌离子与组氨酸富集型多肽结合过程中的能量学表征
5.3.6 混合网络水凝胶的结构及其制备
5.3.7 混合网络水凝胶的力学性质
5.3.8 混合网络水凝胶的理论模拟与预测
5.4 讨论
5.5 结论
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录 本人在攻读博士期间以第一作者或共同一作发表的主要论文（#为共同一作）
致谢
本文编号：3851988
【文章页数】：201 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水凝胶材料的制备方案
1.1.1 物理交联法
1.1.2 化学交联法
1.1.3 双网络水凝胶材料
1.2 水凝胶材料力学性质及表征方法
1.2.1 水凝胶的溶胀行为
1.2.2 水凝胶的单轴应力测试
1.2.3 水凝胶材料的韧性测量
1.2.4 压痕法测量
1.2.5 时间相关的粘弹性测量
1.3 水凝胶材料的功能化方法
1.3.1 可注水凝胶材料
1.3.2 微凝胶体系
1.3.3 仿生自生长韧性材料
1.3.4 3D打印水凝胶材料
1.3.5 4D打印水凝胶材料
1.4 本论文研究目标、思路和主要内容
1.4.1 本论文研究目标和思路
1.4.2 本论文主要研究内容
参考文献
第二章 高分子-超分子自组装双网络水凝胶
2.1 引言
2.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
2.3 结果与分析
2.3.1 高分子-超分子自组装双网络水凝胶设计与制备
2.3.2 PS-DN双网络水凝胶的表征
2.3.3 PS-DN双网络水凝胶的压缩性能
2.3.4 PS-DN双网络水凝胶的能量耗散
2.3.5 PS-DN双网络水凝胶的应力弛豫现象
2.3.6 PS-DN双网络水凝胶的快速恢复性能
2.4 讨论
2.5 结论
参考文献
第三章 用于超声激发药物载运的高强度双交联点水凝胶
3.1 引言
3.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
3.3 结果与分析
3.3.1 DC双交联水凝胶的设计
3.3.2 DC双交联点载药水凝胶的制备
3.3.3 DC双交联点水凝胶的力学性质表征
3.3.4 DC双交联点水凝胶的体外药物控释
3.3.5 细胞炎症抑制实验
3.4 结论
参考文献
第四章 一种基于蛋白质的可注射水凝胶且具有多能量耗散特征以及可调的动力学响应模式
4.1 引言
4.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
4.3 水凝胶系统的设计及力学性质
4.3.1 GKE水凝胶系统的设计
4.3.2 GKE水凝胶表现出时间相关的动力学特性
4.3.3 GKE水凝胶表现出两种能量耗散模式
4.3.4 环境因子(温度,离子强度与化学计量比)对GKE水凝胶的能量耗散模式产生影响
4.3.5 GKE水凝胶的可注射性能以及自修复性能研究
4.4 结论
参考文献
第五章 通过对金属配位相互作用的分子工程设计制备具有高硬度,高韧性以及快速自恢复性能的水凝胶
5.1 引言
5.2 本章中所使用的样品制备技术与性质表征技术
5.3 结果与分析
5.3.1 协同性锌离子配位机制的设计与研究
5.3.2 组氨酸富集多肽与锌离子配位交联的力学性质
5.3.3 多肽-锌离子配位复合体的流变动力学表征
5.3.4 多肽-锌离子配位复合体交联点的重结合能力
5.3.5 锌离子与组氨酸富集型多肽结合过程中的能量学表征
5.3.6 混合网络水凝胶的结构及其制备
5.3.7 混合网络水凝胶的力学性质
5.3.8 混合网络水凝胶的理论模拟与预测
5.4 讨论
5.5 结论
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
附录 本人在攻读博士期间以第一作者或共同一作发表的主要论文（#为共同一作）
致谢
本文编号：3851988
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