磁性水凝胶的制备及其应用研究进展.docx

背景介绍磴性水凝胶是指对世场具有响应特性的一类环境殷常性水凝胶，此类凝胶可以利用外部磁场来快速实现运动方式和运动方向的有效控制而饴受关注。通过将描性颗粒以不同的方法结合到不同水;疑胺域版材料中.可以获得各种不同性质、不同功能的水凝股产品.例如.可以有效去除水体中有古物质的吸附灵毡性水凝胶：可以靶向作放约物取得高效的治疗效果药物的运裁林放类便性水凝胶，另外,一些具有良好生物相容性的底性水凝胶材料,可广泛应用于组织工程等领域.文章亮点Ol.详细标述了硬性水凝胶材料的制符,包括技混法、接枝法、原位沉淀法和溶胀法；02.宓点介绍了我在重金属热了吸附、药物运输、疮疵治疗等领域的应用：03.考虑到对未来发展的贡献，对磁性水凝胶在身能多功能材料方面的应用进行了展柒。内容介绍1微性水凝胶的IM备关于制备磁性水凝胶以获得所需的性能，主要包括共混法、接枝法、原位沉淀法和溶胀法等策略.如图I所示。NR一战共混法是最为简通的制符方法.首先合成磁性纳米粒子,然后与水凝胶前体泡令,最后聚合成水凝胶.通过混合方法开发了装（丙烯觥胺铁破水凝胶.在磁性锲纳米粒子的存在下，NN-亚甲基-以（丙烯肮胺作为交联剂丙烯酸胺小体发生自由基聚合.尽管简总，但纳米粒子用溟UJ能会干扰凝膝网络形成，此外纳米粒子的均匀分散也具有挑战性，磁性纳米粒子与凝胶的结合力较弱，在溶胀时可能会从凝胶中扩散出来.因此,可能需要适当手段来稳定纳米颗粒.接枝法包括长出支链、嫁接支链和长出主链3种形式“与混合方法相比磁性纳米粒子与凝胶形成共价偶联结构，从而抑制了纳米粒子从凝胶中扩散。通过接技共聚开发r聚（丙烯酰胺）磁性水凝胶，其中嵌入/甲基丙烯酸酯农面功能化的赤铁矿纳米颗粒作为水凝胶基质的交联剂。接枝方法虽然优点显著,但是其较长制备时间、史杂和高成本的制造过程限制/其在生物医学应用中的使用。原位沉淀法是先制备出水凝胶网络，然后在凝胶网络内合成假性纳米颗粒。一般先将制备好的水凝胶放入磁性纳米粒子所需离子的浓缩水溶液中，直至达到溶胀平衡，然后将其浸入碱溶液中以产生磁性纳米粒子。通过将水凝胶浸入铁离子和亚铁离子的浓缩水溶液中，开发/基丁聚（2-丙烯酰胺基-2-甲基-I-丙磺酸）(PAMPS)和氧化铁纳米颗粒的磁性凝胶，随后用级水溶液沉淀。然而，这种方法仅限丁具有稳定网络结构的水凝胶，尤其不适用丁碱性条件易丁分解的水凝胶.溶胀法是水褴股与铁於同时一起解仔的方法,这也是一种制备微凝胶的有效方法.遹过溶胀法制得了坡(N-异丙基丙烷微胺-烯丙基胺)(P(NIPAM<o-AA)微凝皎，包含柠株酸盐包用的铁酸牯纳米服粒.实验中分批进料使得感性纳米颗粒多积累在外壳，加我过程受网络结构相互作用影响，因此纳米粒子不仅限于水凝胶网格尺寸，而且还需要适当稳定。性水凝胶在水处理中的应用2.1 以高分子为基质的诙性水凝胶吸附材料高分子材料通常处于固体或凝胶状态，具有一定的粘度、耐腐蚀性等，性能稳定。其中壳聚糖(CS)、瘦甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)等常用于制备水凝胶材料“制备了种脩酸化壳聚搐包覆的磁性FsO,SiO?纳米颗粒的水凝胶珠(FCKhSiO2CS-P1(见图3).r.,c.M>,csr<,o.s<o1c-p(raci<rsc-F)S32.2 碳基品合磁性水凝胶吸附材料碳基材料包括石墨、活性炭、碳纳米管、石墨烯等，而对于传统吸附用碳材料来说，其吸附性能易受吸附物量的影响，且选择吸附性相对较差；将候基材料与凝胶材料到合，可以在定程度上提高材料的特定性能。其中,石墨烯在磁性水凝胶的制备中极具研究特色。2.3 其他类或合磁性水凝胶吸附材料除常用的基质材料外，还有一些基质材料，可以获得性能稳定、高效的磁性水凝胶材料。例如，采用磁性阳离子水涨胶MCH吸附NOl,其吸附量与PH值有较大关系，在PH值为5288时达到最佳吸附，最大吸附珏达95.9mg/g。3性水潮胶做生物医学中的应用3.1 用于药物糅放的磁性水凝胶材料研究了近铁融共振频率的电磴辎射的潜在用途，发现粒子内的能此欣林致凝胶加热，从而导致热响应凝胶中的体枳变化.响应取决于粒子浓度及其化学性质，并可通过改变电磁信号的频率、暴露时间或外部思场来遍节。除此之外，也可以调控直流/交流磁场来实现药物择放.在娘乙烯Sy感性凝胶中.当施加直流磁场时，产生纳米颗粒以箍到端的结构组袋.从而减小了糠股网络中的孔径并限制了药物的择故Rj4a.4b).3.2 用于磁热疗的盛性水凝胶材料用/乙二静和-环糊精配位制备了一种磁性纳米的水凝胶(MHZ),将这种纳米物用于肿椅磁热疗的催化反应生成活性乳簇.从而增强肿痫氧化应激水平.由于好切稀化以及磁热相变特性，MHZ可以注入并扩Wi到肿痛组织中，FeQ,产生的t热首先为肿提供42T的热疗，FCQ,纳米防在肿揄的酸性环境中发挥类过氧化物性质，通过FCnton反应生成羟基自由基。热疗促进FCQ,纳米的的懒活性产生更多羟基自由基，径基自由基可进一步破坏热疗中肿痛细胞高度发达的保妒性蛋F1.增强热疗的治疗效果.这种电-段性纳米颗粒具彳f热疗和催化治疗双正功能，协同治疗肿蹄，克服肿痛细胞对诱导热应激的抵抗，而不会在42匕热疗对正常组织造成产柬的副作用.3.3 用F组织工程的磁性水凝胶材料良好的生物相容性，使得磁性水瓶股在组织工程方面显示出巨大潜力.通过简单地将双璘酸盐(HA)改性的透明质歌(BP)聚合物溶液和FeQs纳米粒子分故体混合形成种新型磁性水凝胶(HA-BP-FcQC,其中水凝胶网络由BP基团和颗粒表面的铁原子交联(图7.FC-BP配位化学提供了一个动态网络，其特点是具有自愈性、剪切桶化性和可平滑注射的特性.此外，HA-BP-FeQ,磁性水凝胶在交变磁场下衣现出发热特性.动物实腌证实了其较好生物相容性，展现了水凝肢在如织再生和抗牖治疗方面的应用漕力.IIA-W«7HAWFe1O.art*Kiral,l磁性水现股在其他领域的应用极性案合物颗粒也广泛应用于定位分离到诊断和成像等然域,研究使用新型光刻技术生产带有图形码区、探针区和磁尾区的梭性水凝胶微粒子.这种方法制备的并向异性多功能磁性聚合物粒子为先前合成的磁性粒子增强版本，可用于对核酸的快速多路检测.新加入的破区在弱均匀磁场存在下获得儡极矩.允许粒子沿所施加的磁场方向排列.这种磁性材料具备在生物分析过程中行效定位和分成条码微粒子而不破坏检测能力，结论磁性水凝胶在水处理中具有良好应用前景,其优异的选择吸附性.板大的提升了材料的吸附性能，时富集不同物质的废水可以实行专门化处Ph此外，t性水凝胶吸冏材料易回收，取复利用率高.这些优点可以降低废水处理成本.提高廷济效益.感性水凝胶吸附剂的实际应用仍处尸探索阶段，因此，有必要在以下方面进行更多的研究：（I）增强水凝胶吸附剂的再生旎力,例加.大多数水凝胶的吸附能力在5个吸附-解吸循环后会显著降低；（2）拓宽磁性水凝胶应用范阚,例如放射性和稀土金蟠离子的分声：（3）制造具彳f快速吸附速率的新型智能水凝胶，开发在不同环境条件下具行特定离子识别特性的热响应和pH响应智能水凝胶：（4）开发具有高机械强度的工程租性水凝胶，并易于与水分离以用于废水处理；（5）果用原位技术在实际废水中制备水凝胶金原离子的去除与实际废水中磁性水凝胶吸附剂的形成同时发生，从而不需要传统的吸附剂合成步臊。随若磁性水凝胶的深入研究，这将为磁性吸附剂在实际废水处理中的应用创造可能性.此外，感性水凝胶的磁响应行为以及良好的生物相容性在药物的底靶向择放、底热疗等生物医学领域中己得到初步运用。本文提到的一种同时具备药物运输、成热疗的凝胶材料，按示同种妥效的瞄性水凝胶材料可以进一步得到发展，磁性水凝胶材料在加织工程、细胞分离与培养、固定化情等领域也有广泛应用.现今主要的问遨之一是如何简化於性水凝胶材料的制备工占以期达到引产,降低生产成本，并将l性水凝胶材料应用到更多领域。