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1、1,全新纯天然智能高分子水凝胶眼贴,2015.02,2,目录,水凝胶简介,3,水凝胶新型功能高分子材料,水凝胶是一种迅速发展的新型功能高分子材料。 对其环境敏感性行为的研究、发展和应用具有不可估 量的前途。尤其是智能型高分子水凝胶这种对外界环 境变化能自动感知并能作出响应变化的特点，使其具 有一系列传统材料所没有的突出性能，这类材料在分 子器件、调光材料、生物医学等高新技术领域将会获 得广泛应用，尤其是在药物控制释放领域。,4,生活中水凝胶,5,生活中水凝胶,人造肌肉,6,水凝胶在医学方面的应用,2.作为组织充填材料,4.人工软骨,5.医用敷料,3.人工玻璃体,1.医药控制释放材料,6.药物崩
2、解剂,7.角膜接触镜材料,8.医用美容材料,9.分析和医学诊断方面,7,水凝胶的定义,水凝胶（Hydrogel） 是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。 水凝胶是一种重要的功能高分子材料, 是当前材料科学的研究热点之一。 其实凝胶内部是由固-液两相构成的分散体系，分散介质与分散相均为连续相，兼具固体和液体的性质，具一定形状，并且可以改变。,8,目录,水凝胶简介,9,水凝胶的分类,来源：天然凝胶和合成凝胶 交联方式：化学交联凝胶和物理交联凝胶，有共价键、离子键、范德华力和氢键。 物
3、理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成，是非永久性的。 化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的。,10,物理 交联,氢键,静电作用,范德华力,配位键,11,物理凝胶,由于化学凝胶往往需要外加化学引发剂，反应温度又较高，很难采用原位交联技术，而且苛刻的反应条件容易使生物分子失活，所以在药物控释方面受到很大的影响。 制备物理凝胶的反应条件相对温和，在包埋药物时可以采用原位方法。因此物理交联方法被广泛地用于医用水凝胶的设计与合成。,12,水凝胶的分类,根据水凝胶大小形状的不同分类： 柱状 1.宏观凝胶 球状 膜状 纤维状 多孔海绵状 2.微观凝胶 微米级 纳米级,13
4、,水凝胶的结构,水 凝 胶,一级结构,二级结构,三级结构,亲水基团如羧基、酰胺基、羟基等,疏水基团如烷基等,轻度交联的三维网络结构,呈无定形的结构,14,水凝胶中的水,作用： 溶胀剂 控制所有载物或者营养成分进入凝胶,15,目录,水凝胶简介,16,智能水凝胶的特性,一、溶胀性（swelling） 是指凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象，是弹性凝胶的重要特性,溶胀过程分为两个阶段，第一阶段是溶剂分子钻入凝胶中与大分子相互作用形成溶剂化层，此过程时间很短速度快，伴有放热效应和体积收缩现象（指凝胶体积的增加比吸收的液体体积小） 第二阶段是液体的渗透作用，此过程中凝胶吸收大量液体，体积大大增加。,溶
5、胀 可以是有限的，也可以是无限的，与其内部结构连接的强度有关,17,智能水凝胶的特性,智能高分子的相转变行为 诱导高分子发生相转变的作用力归纳为四类: 疏水相互作用、亲水相互作用(包括氢键和水的溶剂化作用)、范德华力和离子间的静电相互作用。 随着外界环境的变化, 这四种作用力相互竞争, 引起高分子链段在溶液中的构象发生变化, 最终导致相转变的发生。,18,智能水凝胶的特性,二、环境敏感性 又称智能水凝胶（smart hydrogels）,因此，具有应答外部环境，而改变自身性质或者状态的特性，称为智能性水凝胶,体积相变现象,即随溶剂组成、温度、pH值、凝胶中离子组成、光、电场等外界条件的变化，凝
6、胶体积发生突然地、很大变化的现象。,19,智能水凝胶的特性,智能高分子水凝胶是一类对外界刺激能产生敏感 响应的高分子水凝胶。 根据对外界刺激的响应情况, 智能高分子水凝胶分为：温度敏感性水凝胶、pH值敏感性水凝胶、光敏感性水凝胶、压力敏感性水凝胶、生物分子敏感性水凝胶以及电场敏感性水凝胶等。,20,智能水凝胶的特性,温度敏感性水凝胶 在低温下溶胀，在高温下收缩，其特点是存在一个温度转变区域低临界相变温度(LCST)，当水凝胶在低于这一温度时凝胶溶胀，超过该温度则体积迅速收缩。 通过在凝胶的骨架中引入不同比例亲、疏水基团，LCST控制在25-32。,21,智能性水凝胶的特性,温度敏感性水凝胶 凝
7、胶中存在氢键和亲水疏水基团。在外界温度低于LCST时，凝胶网络中高分子链上的亲水基团通过氢键与水分子结合，凝胶吸水溶胀。温度上升时，这种氢键作用减弱，而高分子链中疏水基团间的相互作用加强，凝胶逐渐收缩。温度升至LCST 以上，疏水作用成为主要作用力，高分子链通过疏水作用互相聚集，凝胶发生相变，溶胀率急剧下降。,22,智能性水凝胶的特性,三、粘附性（adhesiveness） 指的是同种或两种不同的物质表面相粘结的现象。生物粘附（bioadhension）指的是生物体表面之间形成任何结合，或一个生物体的表面与另外一个天然或合成材料的表面粘结的总称。在药剂学中生物粘附一般是用来描述聚合物（包括合成
8、的以及天然的）与软组织（如胃肠道的膜、口腔、皮肤）之间的粘附作用。,23,智能性水凝胶的应用,24,评价指标,随着科技的发展，人们又对医用敷料提出了新的评价指标： (1)能够控制和吸收渗出物 (2)能够提供一个细菌阻挡层，营造一个适合组织 生长的良好环境，促进组织生长 (3)具有气体和水蒸气的合适透过率 (4)使用方便，容易揭取 (5)无毒、无害、无刺激 (6)具有良好的机械性能,25,创面保湿环境概念,1962年，英国Winter博士提出了“湿润伤口愈合理 论”，即在密闭湿润环境下伤口愈合速度比暴露于空气中干燥创面要快一倍。从而提出创面保湿环境愈合新概念。 现已证明，与传统敷料相比，用保湿敷
9、料覆盖的急性浅层创面的愈合速度平均快三四天。保湿环境有助于伤口愈合的主要表现是：(1)伤口疼痛减轻(2)炎症扩散消退(3)渗出物减少(4)出现纤维蛋白膜。,26,纯天然水凝胶基质,水凝胶的设计 合成所需的凝胶材料 1、具有良好生物相容性和生物降解性的一些亲水性聚合物包括天然的透明质酸、藻酸、果胶、壳聚糖、羧甲基甲壳素、明胶、胶原蛋白、血纤维蛋白、琼脂糖等 2、化学合成的聚乙二醇及其与内酯、己内酯的嵌段共聚物、聚乳酸及其共聚物、羟乙基甲基丙烯酸酯均聚物以及键合有合成高分子支链的天然多糖接枝共聚物等 3、将这两种物质通过不同的交联方法，包括自由基聚合、由带相反电荷离子间相互作用、两亲性嵌段共聚物或
10、接枝物疏水缔合、结晶和氢键作用等，用于医用水凝胶的设计与合成。,27,纯天然水凝胶基质,海藻酸类敷料与创面渗液接触时通过离子交换可形成海藻酸钠。海藻酸钠具有吸收大量液体的能力，可吸收自身重量20倍的渗液，为纱布的57倍。凝胶作用有利于创造伤口愈合的湿润环境，能完整剥离，纤维不残留在创面上。同时，钙离子释放到伤口诱导血小板活化，产生止血生长因子，起到止血和加速创面愈合的作用。 海藻酸钙还具有吸附细菌、阻挡细菌通过的屏障作用，并通过刺激伤口巨噬细胞的活化来增强创面抗致病微生物的防御。,28,与传统敷料区别,纱布：一般由棉花、软麻布和亚麻布加工而成 。此类敷料对创面的愈合无明显作用 。是目前我国主要
11、的使用敷料，占市场份额约7080%。,缺点 无法保持创面湿润，创面愈合延迟； 敷料纤维易脱落，造成异物反应； 创面肉芽组织易长入敷料的网眼中， 换药时可引起疼痛； 敷料被浸透时，病原体易通过； 换药时，易损伤新生的组织； 换药工作量大,优点 保护创面 有吸收性 制作简单 价格便宜 可重复使用,29,与传统敷料区别,无纺布 材料为合成纤维，与纱布相比，吸收性能有了提高，敷料纤维丝也不易脱落。其他的优缺点与纱布相同。,缺点 无法保持创面湿润，创面愈合延迟； 创面肉芽组织易长入敷料的网眼中， 换药时可引起疼痛； 敷料被浸透时，病原体易通过； 换药时，易损伤新生的组织； 浸透的药液对眼部组织损伤大,3
12、0,临床应用,31,临床应用,主要用于眼部手术、眼部水肿、眼挫伤病人的眼外部冷敷理疗以及全麻手术病人和深昏迷病人，预防、控制暴露性角膜炎的发生，使医护工作者的眼护理操作更便利、更安全。,32,水凝胶的优点,水凝胶敷料是一类性能优于传统敷料和生物敷料的新型生物材料，在生物医学工程领域有广泛的研究和应用,33,研究热点,环境敏感性水凝胶,纳米凝胶,34,有研究表明纳米凝胶可以将其负载运送到细胞内并通过细胞膜，且具有很好的稳定性，可保护生物活性因子不被细胞内的代谢系统降解,纳米凝胶表面的官能团可以进一步修饰不同的靶向基团达到靶向输送到特定部位的目的 环境响应能力控释药物释放 高负载能力,纳米凝胶在药
13、物全身性输送及提高口服和脑部位的生物利用度方面表现出很大的潜能,纳米凝胶,35,冷疗法,36,冷疗起源,冷疗的历史最早可以推到公元前2500年,埃及人利用冷来治疗受伤与发炎。而在拿破仑时代亦有文献记录利用冷来协助截肢手术。而由于冰并不如热源一般容易取得，因此在历史中的发展要等到人造冰普及后才开始大量地应用。,37,冷疗法的概念,冷疗法(cold therapy) 是利用低于人体温度的物质作用于人体的局部或全身，通过神经传导引起皮肤和内脏器官的血管收缩，改变机体各系统的血液循环和新陈代谢等活动，达到治疗目的。,38,冷疗法的概念,皮肤的感受器 -冷觉感受器 位于真皮上层，比较集中于躯干 上部和四
14、肢，数量较温觉感受器多410倍 -温觉感受器 位于真皮下层 -疼痛感受器,39,冷应用可使机体产生一系列生理反应,继 发 效 应,持续用冷或用热1h后，将出现短暂的与生理效应相反的作用,作用 防御反应 时间适宜：20-30min/次,冷疗法的效应,40,生 理 效 应 （直接治疗作用）, （ 1小时后 ）,继 发 效 应 （机体防御作用）,远 处 效 应 （间接治疗作用）,同时,长时间 抵消,适 应 性 反 应 （麻木、感觉迟钝）,不良反应/损伤 （寒战、冻伤等）,长时间,冷疗法的效应,41,冷、热疗法的生理效应,42,影响冷疗法效果的因素,方式 面积 时间 -在一定时间内冷效应是随着时间的增
15、加而增强 -如时间过长，则会产生继发效应抵消治疗效应，甚至还可引起不良反应,43,影响冷疗法效果的因素,温度 冷疗法温度与体表温度相差越大,机体反应越强 环境温度影响冷效应 部位 不同厚度、深度的皮肤对冷反应不同 血液循环影响冷疗法的效果 个体差异 年龄、性别、身体状况、居住习惯、肤色,44,影响 因素,方式,部位,厚薄,血液循环,面积,时间,温度,个体 差异,45,冷疗法的治疗作用,.,46,冷疗法的治疗作用,对神经系统的作用 1.兴奋作用 急救时用冷水喷面促进昏迷病人的苏醒 2.抑制作用 持续的冷作用：兴奋 抑制 麻痹 局部持续冷疗阻滞周围神经传导 持续低温使感觉神经和运动神经的传导速度减
16、慢,47,冷疗法的治疗作用,对血液系统的影响-作用机制 1.交感反应：局部皮肤受到寒冷刺激时，通过轴 突反射引起外周血管收缩，并通过脊髓反射引起 对称部位或深部血管的反应。 2.防卫反应：局部冷刺激的时间达到15min 30min时，血管会出现节律性地收缩和扩张。,48,冷疗法的治疗作用,对血液系统的影响-对周围血管的影响 1.促进作用：短时间的冷刺激后，受刺激部位的 血液循环得到改善，出现反应性充血、皮肤发 红、皮温升高，可防止局部组织因缺血而导致 损伤。 2.抑制作用：当较长时间冷疗（超过30min），皮 肤冷却到815时，血管的舒缩力消失，小 静脉及毛细血管扩张，外周血流量明显减少。,49,冷疗法的治疗作用,
