1.2水凝膠的合成方法

水凝膠的親水聚合物鏈通過化學(xué)或物理交聯(lián)法構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可充分吸水并維持3D層次結(jié)構(gòu)。物理交聯(lián)法主要是通過非共價(jià)鍵作用形成聚合物，具有一定的可逆性，主要包括自組裝法、冷凍-解凍法等?；瘜W(xué)交聯(lián)法是通過共價(jià)鍵作用交聯(lián)形成聚合物，具有不可逆性，主要包括化學(xué)引發(fā)自由基聚合法、光引發(fā)自由基聚合法和高能輻射法等。表1為水凝膠的主要合成方法。

表1水凝膠的合成方法

1.2.1自組裝法

自組裝法是分子間通過非共價(jià)鍵自發(fā)連接而形成聚合物的一種方法。通過自組裝法得到的水凝膠具有優(yōu)異的機(jī)械性能和良好的生物相容性，在植入體內(nèi)后，不易引起人體組織的免疫排斥反應(yīng)。Wang等采用自組裝法制備了應(yīng)變-硬化的超分子水凝膠，通過凝膠劑和磷脂的自組裝，構(gòu)建了應(yīng)變-硬化水凝膠網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能近似于生物組織，該工作推進(jìn)了仿生材料的發(fā)展。

1.2.2冷凍-解凍法

冷凍-解凍法是通過高分子鏈在冷凍和解凍的過程中形成物理交聯(lián)點(diǎn)，以此形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成水凝膠的一種方法。庹超[18]采用聚乙烯醇和聚丙烯酸通過循環(huán)冷凍-解凍的方法制備了復(fù)合水凝膠，其力學(xué)性能和吸水倍率明顯提高，并且水凝膠的抗壓縮性能要比未經(jīng)冷凍-解凍處理的水凝膠好。Liu等采用兩步自由基聚合法，先在-20℃下進(jìn)行冷凍聚合形成三維冰晶骨架，再在4℃下進(jìn)行解凍聚合形成互連的多孔微結(jié)構(gòu)，合成具有優(yōu)良性能的聚異丙基丙烯酰胺（Poly(N-isopropylacrylamide，PNIPAM）水凝膠（如圖1）。該水凝膠具有良好的熱響應(yīng)性能和溶脹性能，制作成本低、合成時(shí)間短。

1.2.3化學(xué)引發(fā)自由基聚合法

化學(xué)引發(fā)自由基聚合法是通過引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)單體聚合形成聚合物鏈，并在交聯(lián)劑作用下使聚合物鏈交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而合成水凝膠的一種方法。其中交聯(lián)劑的用量可以調(diào)節(jié)水凝膠的溶脹性能。陸升等用戊二醛做交聯(lián)劑，將納纖化纖維素與聚乙烯醇通過化學(xué)交聯(lián)，制備了一種復(fù)合水凝膠，該復(fù)合水凝膠吸附性良好，且具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。因制備過程中需要加入交聯(lián)劑或引發(fā)劑，可能會產(chǎn)生生物毒性。因此，選用無毒或低毒的交聯(lián)劑，也是該方法未來的發(fā)展趨勢。

圖1冷凍-解凍法合成水凝膠工藝示意圖

1.2.4光引發(fā)自由基聚合法

光引發(fā)自由基聚合法是指在紫外光或可見光的照射下，光引發(fā)劑吸收光源能量形成自由基后攻擊預(yù)聚物上的活性基團(tuán)，使受攻擊的活性基團(tuán)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行聚合交聯(lián)而形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠的過程。與其他方法相比，該方法具有制備條件溫和、生物相容性好、交聯(lián)可控和副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)。Karabulut等用2,2-二羥甲基丙酸（2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone，DMPA）為引發(fā)劑，采用自由基光聚合技術(shù)將丙烯?；哪懼岷图籽趸垡叶技谆┧狨ィ∕ethoxy poly(ethylene glycol)monomethacrylate，MPEGMA）進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，制備了膽汁酸基水凝膠（如圖2）。研究表明，該水凝膠具有良好的穩(wěn)定性、溶脹性能和生物相容性，可用于藥物傳遞。

圖2光引發(fā)自由基聚合法合成膽汁酸水凝膠的路線

1.2.5高能輻射聚合法

高能輻射聚合法是指通過γ射線或電子束輻射引發(fā)聚合物電離與激發(fā)，促使鏈狀高分子聚合物交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠的方法。高能輻射聚合法制備過程可在溫和的條件下進(jìn)行，不使用交聯(lián)劑，制備的產(chǎn)品安全純凈。Bustamante-Torres等用丙烯酸和瓊脂在γ射線輻射聚合下制備出了高度交聯(lián)的水凝膠。該水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能和良好的吸水性，用于局部抗菌藥物釋放。Dohi等通過電子束輻射聚丙烯酸鈉水溶液，制備出了具有梯度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水凝膠，并研究了電子束輻射劑量和引發(fā)劑濃度對水凝膠形成的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水凝膠的形成與所用引發(fā)劑的類型和濃度無關(guān)，在高劑量輻射條件下，即使沒有引發(fā)劑，也可合成水凝膠，且水凝膠的交聯(lián)密度隨電子束輻射劑量的增加而降低。