DMAEMA系列智能水凝胶的研究进展

2011 年第 30 卷第 2 期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·345· 化 工 进 展 DMAEMA 系列智能水凝胶的研究进展 廖列文，龚 涛，周 静，周新华，崔英德 （仲恺农业 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院绿色化工研究所，广东 广州 510225） 摘 要：智能水凝胶对于环境微小的物理化学刺激，如温度、pH 值、离子强度、电场、磁场、光、压力等能够 通过感知和自身作功来响应外界环境变化。甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）结构中，既含有叔胺基 又含有可聚合的双键，在酸性介质中可以被质子化，因而其均聚物或共聚物具有一定的 pH 值敏感性，同时又具 有一定的温敏性，有望在药物控释、组织培养、能量转换装置、人工肌肉、化学阀和仿生驱动器等领域得到新 的应用。本文从 pH 值敏感性、温度敏感性、电场敏感性方面对近年来已见报道的 DMAEMA 系列敏感水凝胶的 研究进行了较为详细的综述。同时，对 DMAEMA 系列智能水凝胶的响应性因素以及其在医药控释方面的应用 作了相应的介绍。 关键词：环境敏感；甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯；智能水凝胶；相转变；叔胺基 中图分类号：O 631.2；TB 381 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）02–0345–08 Advance in intelligent hydrogels based on N,N ′-dimethylaminoethyl methacrylate LIAO Liewen，GONG Tao，ZHOU Jing，ZHOU Xinhua，CUI Yingde （Institute of Green Chemical Engineering，Zhongkai University of Agricultural and Engineering， Guangzhou 510225，Guangdong，China） Abstract：Hydrogels can respond to the environmental changes by recognizing and then self-working under slight stimulation of physical and chemical environment，such as temperature，pH degree，ionic strength，electric field，magnetic field，light，pressure，etc. Tertiary amine group and double bonds， which exist in DMAEMA，can be protonated in acid medium. Its copolymers and homopolymers can be rendered pH sensitive and temperature sensitive by this property，which can be used in controlled drug release，tissue culture，energy conversion device，artificial muscles，chemical valve and bionic actuator. In this paper，based on pH，temperature and electrical sensitivity，the recent research on DMAEMA sensitive hydrogels is reviewed. At last，the applications in the fields of controlled drug release of such DMAEMA intelligent hydrogels are also presented. Key words：environment-sensitive；N,N-dimethylaminoethyl methacrylate；intelligent hydrogels； phase transition；tertiary amine group 智能水凝胶是一种亲水性高分子交联网络，它 能通过感知外界环境的微小变化，通过做功产生可 逆的体积相转变或者凝胶-溶胶相转变。智能水凝胶 的这种环境响应性使其在人工肌肉、化学阀、生物 分离、活性酶包埋、稀溶液的浓缩等方面有着广阔 的应用前景。 甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA） 是具有聚合性的可溶性丙烯酸类衍生物单体， 也是一种用途广泛的多功能单体。DMAEMA 的 进展与述评 收稿日期：2010-07-13；修改稿日期：2010-10-18。 基金项目：国家自然科学基金项目（20376087，20176007）。 第一作者及联系人：廖列文（1955—），男，研究员，从事功能聚合 物 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的合成与应用。E-mail liaolw@163.com。 化 工 进 展 2011 年第 30 卷 ·346· 结构中，既含有叔胺基又含有可聚合的双键， 又由于胺基基团的 pKa 为 7.5，在酸性介质中可 以被质子化 [1]，因而其均聚物或共聚物在低 pH 值时呈现阳离子性 [2-4]；同时其分子结构中还具 有亲水基团 [(CH3)2—N—CH2CH2—]和疏水基团 [CH2=C(CH3)—CO—O—]，且两类基团在空间结 构上互相匹配，当环境改变时会造成氢键的形成与 破坏，从而导致高分子相态的变化[5]；它同时具有 烯烃、胺、酯类化合物的特性，在一定条件下可发 生聚合、加成、季铵化和水解等化学反应[6]。由于 这些良好的特性，DMAEMA 目前已大量用做污水 处理絮凝剂、纸用抗静电剂、助留剂、染料分散剂、 黏合剂、润滑油添加剂、离子交换树脂、医用缓释 剂等众多精细化学品的绿色中间体[7-10]；同时大量 研究报道表明，DMAEMA 可以很好地用于智能水 凝 胶的研究 [11-16] 。本 文作者综 述了国内 外 DMAEMA 用于制备智能水凝胶材料的最新研究进 展及其在医药控释方面的应用。 1 DMAEMA系智能水凝胶 1.1 DMAEMA 系温度敏感水凝胶 温敏凝胶是指吸水（或其它溶剂）量在某一温 度范围发生突变的水凝胶。Tanaka [17]于 1978 年首 先观察到 N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）的低临界 溶解温度（low critical solution temperature，LCST） 约 33.2 ℃，在此温度下凝胶发生非连续体积相 变，使 NIPAAm 温敏材料受到广泛研究[18-20]。然 而，由于 PNIPAAm 水凝胶响应速度慢、力学强 度不够、LCST 低于人体正常体温等，使其很难得 到应用。近年来，DMAEMA 系列温敏材料可弥 补这些缺憾。 Wang 等 [21] 利 用 在 实 验 室 自 身 合 成 的 DMAEMA（图 1），采用自由基聚合法与 NIPAAm 图 1 亲核取代反应制备单体 DMAEMA[17] 共 聚 合 成 了 一 系 列 温 度 及 p H 值 敏 感 的 P(NIPAAm-co-DMAEMA)水凝胶。相对于聚异丙基 丙烯酰胺（PNIPAAm），随着共聚单体 DMAEMA 量的增加， P(NIPAAm-co-DMAEMA) 水凝胶的 LCST 不仅逐渐变宽，而且逐渐增大。其原因可能 是 DMAEMA 的引入阻断了原来 PNIPAAm 上异丙 基的疏水作用，而带一定侧链的烷基酰胺键的形成 造成 LCST 的变化。 同样，Chen 等[22]利用 UV 聚合 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 研究了 PDMAEMA 的温度敏感性能，研究结果表明水凝胶 LCST 大约为 40 ℃。有时为了改善 PDMAEMA 系 列的温度敏感性，常考虑三元聚合方法。如 Xu 等[23] 以 DMAEMA、HEMA、NIPAAm 为单体、2-溴代 异丁酸乙酯为引发剂（Br-EG-Br）通过原子转移自 由基聚合法（ATRPs）合成了具有温度和 pH 值敏感 性能的 P(DMAEMA-co-HEMA)-b-P(NIPAAm)-b- P(DMAEMA-co-HEMA)三嵌段共聚物水凝胶（图 2）。制备的水凝胶在外界溶液 pH 值为 1～7 时 展现出相对 PNIAAm 均聚物较窄的 LCST。 图 2 原子转移自由基聚合法制备三嵌段共聚物水凝胶[23] 除了 UV 辐射聚合方法[22]，Liu 等[24]还利用 γ 射线辐射聚合合成了 PDMAEMA 水凝胶，研究表 明其在 38～40 ℃具有温度敏感性，在此温度范围 内溶胀率急剧减小。Liu 等[25]将 PDMAEMA 与不同 重均分子量的 PEO 在一定量的 γ 射线照射下，合成 了具有高强度、高溶胀率且具有一定温度、pH 值敏 感性的水凝胶材料，研究表明随着 PEO 分子量的增 加，这些性能减弱。 Kim 等[26]合成了甲基丙烯酸 N,N-甲基氨基乙 酯（PDMAEMA）和亲水性丙烯酰胺乙酯（EAAm） 共聚物（DMAEMA-co-EAAm）。一般而言，水凝 胶的 LCST 应随着亲水性单元的增多而升高，但研 究发现（DMAEMA-co-EAAm），共聚水凝胶的 LCST 随着 EAAm 量的增加而减小。其原因可能是 EAAm 的加入会形成氢键，氢键阻断了 N,N-二甲基 第 2 期 廖列文等：DMAEMA 系列智能水凝胶的研究进展 ·347· 氨基乙酯基团与水的接触，造成了疏水的效果。在 pH 值为 4 时，PDMAEMA 没有观察到 LCST，因 为 N,N-二甲基氨基乙酯基团此时发生离子化，增大 的静电斥力破坏了 DMAEMA 和 EAAm 之间的氢 键。而当pH值为7.4时，所有（DMAEMA-co-EAAm） 共聚水凝胶的 LCST 都增大。 PDMAEMA的LCST通过改变水凝胶的溶胀率 来决定其聚合物的温度敏感性。李志军等[27]采用热 化学聚合法制备了聚甲基丙烯酸-N,N-甲基氨基乙 酯（PDMAEMA）水凝胶，研究表明 PDMAEMA 水凝胶在去离子水中其 LCST 约为 50 ℃；采用 DSC200PC 综合热 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 仪测定了其可逆焓变与温 度关系曲线，所得曲线的峰值温度同样表明 PDMAEMA 水凝胶的相转变温度在 50 ℃左右。 其原因是 DMAEMA 中的 N,N-二甲氨基乙基既是 一个疏水基团，也是一个很强的氢键接受体[23]， 当温度低于 DNAENA 的 LCST 时，N,N-二甲氨基 乙基疏水基团中的氮原子通过氢键作用与水结 合，凝胶溶胀；随着温度的升高氢键作用减弱， 而聚合物链上疏水基团的作用加强，从而导致水 凝胶收缩。 综上所述，PDMAEMA 水凝胶的温度敏感性往 往不是很明显，主要是通过与其它单体，诸如 NIPAAm 等共聚才表现出较强的温度敏感性。大多 学者认为是在不同的温度下通过改变水凝胶与水之 间的氢键作用，进一步影响水凝胶的溶胀率使其发 生体积相转变，达到了温度敏感的目的。 1.2 DMAEMA 系 pH 值敏感水凝胶 pH 值敏感型水凝胶的响应特性，可通过在弱聚 电解质中引入少量疏水性结构单元而实现，其中疏 水微区相当于物理交联，能干扰聚电解质解离所引 起的溶胀。如 DMAEMA，当 pH 值低于 3 时，叔 胺基团质子化，微凝胶网络呈正电性，引起微凝胶 网络的扩张，适合于作控制药物的控释载体[28]。 Vivek 等 [29] 利用原子转移自由基聚合法 （ATRP），在室温下使甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙 酯（DMAEMA）和苯乙烯（PS）发生接枝共聚， 比较了接枝水凝胶在不同 pH 值下的溶胀率。研究 发现随着 pH 值的升高溶胀率下降，这是因为在低 pH 值下 DMAEMA 上的叔胺基质子化，造成凝胶 渗透压的增大，使得水凝胶溶胀率增大。 同样，Sen 等 [30]采用 γ 射线辐射合成了由 DMAEMA 和乙烯基吡咯烷酮（VP）组成的棒状共 聚水凝胶 P(DMAEMA-co-VP)，该凝胶具有温度和 pH 值敏感性。在低 pH 值条件下，DMAEMA 共聚 合物溶胀率有显著的突跃现象。如廖列文等[31]合成 的 AMPS/DMAEMA 共聚物水凝胶在 pH<4.0 时， 由于凝胶 DMAEMA 链段中侧链叔胺基团的质子 化，造成溶液中的阴离子进入凝胶内部以维持其 电中性，相应地使渗透压加大，因而凝胶的 ESR 较大。随着 pH 值的增大，凝胶侧链的质子化率 逐渐下降，在 pH 值约为 4.0 时存在一个临界值， 这在宏观上表现出凝胶的溶胀率在该 pH 值附近 存在一个突跃。 DMAEMA 在酸性条件下会形成一定的氢键， 如张朝阳等[32]利用紫外透光率和荧光技术研究了 聚丙烯酸（PAA）对 P(DMAEMA-co-NIPAAm)共聚 物 pH 值敏感性的影响。结果表明，在 pH 值为 4 附近时，PAA 的加入对 P(DMAEMA-co-NIPAM)的 pH 值敏感性产生较大影响；当 pH<4 时，透光率随 pH 值的降低而急剧增大；当 pH>4 时，透光率随 pH 的增大而升高。整个曲线呈“V”字形。这一现 象可归因于 PAA 中质子化的— COOH 可与 P(DMAEMA-co-NIPAM)中的DMAEMA形成氢键， 氢键的作用将导致溶液的透光率降低。 PDMAEMA 系列水凝胶不仅在低 pH 值条件下 有敏感性，在碱性条件下亦如此。李志军等[33]研究 了PDMAEMA水凝胶其溶胀率在pH=8附近有一突 变的下降过程，其原因是共聚物中 DMAEMA 结构 单元的 N,N-二甲氨基乙基是一疏水基团，离子化后 可转变为亲水性基团，同时由于相同离子间的静电 斥力导致高分子链的扩散，因此该基团在该 pH 值 范围内离子解离程度的突跃变化将导致其水凝胶平 衡溶胀率的突跃变化。 与上述结论不同的是，王二坡等 [34]制备的 P(DMAEMA/AA)半互穿网络凝胶在酸性溶液中表 现出 pH 值响应性，pH 值升高溶胀率变大；其原因 是 pH 值较小时凝胶由于强氢键作用，处于强烈 的收缩状态；随着胶体外 pH 值的增大，介质的 氢离子浓度减小，凝胶 Donnan 分配系数增大，即 凝胶内外氢离子浓度差变大，使凝胶有所溶胀。 随着 NaOH 溶液的继续加入，OH－的数量不断增 多，水凝胶胶体内的 pH 值增大；同时，随着钠离 子与水凝胶胶体内的氢离子发生离子交换，网络中 羧基（—COOH）的离解度迅速增大，凝胶的溶胀 率也急剧增大。 化 工 进 展 2011 年第 30 卷 ·348· Chen 等 [22] 从溶胀动力学的角度证明了 DMAEMA 水凝胶的 pH 值敏感性，研究结果表明 在 25 ℃下的磷酸盐/柠檬酸盐缓冲溶液中，水凝胶 的溶胀过程符合 non-Fickian 动力学，但是当 pH 值 增加时，溶胀过程又符合 Fickian 动力学；同时他证 明了该制备的水凝胶在 pH 值为 3 时溶胀过程有一 个突变下降的过程。外界溶液的 pH＜3 时， DMAEMA 上的叔胺基被质子化，网络链上的电荷 密度随之增加；移动的带相反电荷的离子进入凝胶 以平衡水凝胶内部的电荷离子，造成凝胶内渗透压 增大，水凝胶的溶胀率也就增大。相反，外界溶液 pH 值高于 3 时，水凝胶溶胀率下降。 Zhang 等 [35] 在 γ 射 线 照 射 下 合 成 了 P(DMAEMA-co-DADMAC) 水凝胶，研究了溶胀率 和 pH 值敏感性能，结果表明二甲基二烯丙基氯铵 （DADMAC）单体的引入不会改变 PDMAEMA 聚合物的 pH 值敏感性能，但其溶胀度却大幅度 提升，同样的报道可见文献[36-37]。 通过接枝共聚方法改善水凝胶的性能是一种 常用方法。Wang 等[21]利用具有温度敏感性的聚 N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）接枝 pH 值敏感 性聚甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯（PDMAEMA） 水凝胶，使得制备的接枝水凝胶兼具两者性能。 即和传统的 PNIPPAm 水凝胶相比，制备的 PNIPAAm-g-PDMAEMA 水凝胶不仅能提高其耐 热性能，同时具有 pH 值敏感性；PDMAEMA 的接 枝同时扩大了水凝胶的孔结构（图 3，CGel 指均聚 物 PNIPPAm ， 而 Gel10 、 Gel20 、 Gel30 指 PNIPAAm- g-PDMAEMA 水凝胶），因此增大了 其容纳水的能力。 1.3 DMAEMA 系电敏感水凝胶 在众多外界响应条件中，电场由于易操作、易 调控等优点使得电场响应水凝胶具有更广阔的应用 前景[38-40]。 Liu 等 [24] 利 用 γ 射线 辐 射 聚 合 合 成 了 PDMAEMA 水凝胶，表明制备的水凝胶在直流电压 下具有可逆弯曲性能，同时在一定电压下发生不同 程度的消溶胀，即在 3.5 V 的电压下通直流电 5 h 时水凝胶消溶胀将达到平衡。 史爱华等[5]合成了 DMAEMA/AA 共聚水凝胶， 研究表明共聚水凝胶具有明显的电场敏感性，在 5 V 电压作用下，凝胶达到消溶胀平衡需要 40 min， 而在 20 V 电压下则只需要 30 min。可能是由于外 图 3 PNIPAAm 和 PNIPAAm-g-PDMAEMA 水凝胶的 扫描电镜图[21] 界环境存在微量的与凝胶中荷电基团所带电荷相反 的抗衡离子，并在电场作用下定向移动造成了凝胶 内外离子浓度或凝胶内部 pH 值的不均匀，进一步 导致离子强度的变化，从而引起渗透压的变化所致， 最后发生了凝胶的体积突变或形状改变。 同样的方法，岳航勃等 [41]制备了 AMPS/ DMAEMA 水凝胶，在非接触电压刺激下，单体摩 尔比 n(AMPS)∶n(DMAEMA)=9∶1，A9D1 和 5∶5， A5D5 的水凝胶分别向负极弯曲和向正极弯曲；而 单体摩尔比 n(AMPS)∶n(DMAEMA)=7∶3，A7D3 的水凝胶随着非接触电压的增大，出现先向负极 弯曲、后向正极弯曲的现象。其原因可能是，对 A9D1 水凝胶而言，凝胶网络中 AMPS 含量较多， 聚离子基团表现出负离子性使水凝胶向负极弯 曲；对 A5D5 水凝胶而言，因 DMAEMA 含量增 多聚离子基团表现出一定的正离子性使水凝胶向 正极弯曲；对 A7D3 水凝胶而言，随着电压增大， 负离子性基团减少，正离子性基团增加，整个水 凝胶网络中的聚离子基团由负离子性转变为正离 子性，因此水凝胶表现出先向负极弯曲、后向正 极弯曲的现象，电荷分布如图 4 所示。 第 2 期 廖列文等：DMAEMA 系列智能水凝胶的研究进展 ·349· 图 4 AMPS/ DMAEMA 水凝胶网络中电荷的可能分布示意图[41] 对于聚阳离子型水凝胶，如含有氨基的壳聚糖 水凝胶体系[42]、PDMAEMA 系，在低 pH 值下，氨 基（—NH2）质子化为氨基离子（—NH3+），离子 间的静电斥力使水凝胶溶胀，水凝胶能够在电场中 快速弯曲且弯曲幅度较大；而在高 pH 值下，体 系中形成的—NH3+较少，离子间的静电斥力小， 水凝胶溶胀较少，因而水凝胶在电场中的变形亦较 小[43]。对于聚阴离子则相反。 2 DMAEMA 系列水凝胶在医药方面 中的应用 P(DMAEMA)在低 pH 值外界溶液中会质子化 从而产生亲水性，而在高 pH 值条件下不会质子化 从而产生疏水性。P(DMAEMA)的 LCST 非常依赖 于外界的 pH 值，在较低 pH 值情况下时 P(DMAEMA)无 LCST[44]。当外界溶液 pH 值高于 7 时，P(DMAEMA)的 LCST 大于 50.1 ℃，这对于 P(DMAEMA)用于生物医疗领域不切实际。因而， 对 P(DMAEMA)水凝胶的改性尤为重要，且取得了 一定的研究成果[45-49]。 刘住根等[50]利用 γ 辐射引发溶液聚合合成了 3 种不同聚环氧乙烷（PEO）含量的聚环氧乙烷/聚甲 基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯（PEO/PDMAEMA）的 半互穿网凝胶（ semi-IPNs），研究表明这种 semi-IPNs 的凝胶有明显的电场响应性，利用这种凝 胶对中药三七进行电场循环控释得到了很好的效 果。当施加电场时，凝胶样品发生明显的体积变化， 包埋在凝胶中的药物就随着体积的变化而与水分子 一起被挤出来（图 5）。Yuk 等[15]用 DMAEMA 和乙基丙烯酰胺（EAM）制备了温度和 pH 值敏 感的共聚物 P(DMAEMA-co-EAM)，该共聚物对 于葡萄糖控制的胰岛素具有控制释放性，可用于 治疗糖尿病等。 Zhang 等[35]在 γ 射线照射下，利用二甲基二烯 丙基氯化铵（DADMAC）和甲基丙烯酸 N,N-二甲 氨基乙酯（ D M A E M A ）为单体，合成了 P(DMAEMA-co-DADMAC) 水凝胶，研究了中草药 三七皂苷在水凝胶中的吸附和释放。结果表明，三 七皂苷的释放受外界溶液 pH 值和温度的影响，即 图 5 半互穿网水凝胶在电场作用下的药物释放[50] 化 工 进 展 2011 年第 30 卷 ·350· 图 6 PMDV，ALG 和 VEGF 连接装置图（VEGF 被装载在第二层中释放）[51] 当温度为 25 ℃、pH 值为 1.7 时，三七皂苷的释放 量最强。表明通过调节温度及 pH 值，使该水凝胶 可以很好地应用于药物释放。 当前肝癌治疗药物疗效差，易产生耐药性、副 作用大，而肝癌细胞的生长、转移依赖新生血管的 形成，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor ，VEGF）是最有效的促血管生长因 子。以 VEGF 及其受体 VEGFR 为靶点治疗肝癌， 是肝癌药物研究的热点。Jiyeon 等 [51]利用层叠 （layer-by-layer，LBL）的方法合成了用于 pH 值控 制释放的多层水凝胶，可在钛合金表面上释放生长 因子。他们利用水溶性的磷脂聚合物（PMDV）和 甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）作为 pH 值敏感单元，4-乙烯基苯化硼酸（VPBA）作为 糖结合单元，同时引入拥有重复羧酸盐单糖单元的 聚多糖藻酸盐。研究结果表明，VEGF 能在一周内 释放完全，可以很好地应用于生物医学及其药物释 放系统（装置见图 6）。 DMAEMA 也可用来作医疗领域中的探测仪。 如 Herber 等[52]利用 DMAEMA 的 pH 值敏感性开发 了一种用于探测空气中 CO2 浓度的装置（图 7）。 DMAEMA 系列水凝胶夹在充满重碳酸盐溶液的压 力敏感器和多孔金属材料荧光屏之间，由于 CO2 在 重碳酸盐中发生反应导致 pH 值的变化，在不同 pH 值条件下水凝胶发生不同程度的溶胀和消溶 胀。通过负载的水凝胶压力的变化可观察 CO2 的 浓度大小，这种装置有望取代传统的用于测量 图 7 基于水凝胶的 CO2敏感器装置示意图[52] CO2 浓度的参比电极装置，在医疗环保领域有一 定的应用前景。 利用 DMAEMA 系列水凝胶在低 pH 值下的敏 感性。Nabila 等[36]利用 γ 辐射聚合合成了一系列 pH 值敏感的 P(DMAEMA/EGDMA) 水凝胶，利用 DMAEMA在 pH值为 2.5 时叔胺基发生质子化造成 水凝胶溶胀率的变化，研究了抗癌药物氟他胺的运 载和缓释。研究表明，在 pH 值为 2.5 左右时有明显 的缓释，而人体胃部 pH 值接近 2，因此该水凝胶可 用来开发治疗胃溃疡、胃痉挛、胃穿孔、胃癌等药 物，有很好的医用前景。 同 样 ， Kim 等 [25] 研 究 了 氢 化 可 的 松 在 （DMAEMA-co-EAAm）共聚物水凝胶中的控制释 放性能。在可调控的 pH 值下，氢化可的松的释放 呈“梯形”（图 8）。Kim 等就是利用了 DMAEMA 在酸性条件下叔胺基基团发生质子化，造成凝胶内 渗透压的改变，从而溶胀的共聚物水凝胶收缩更加 明显，即释放的水分和药物更多。 第 2 期 廖列文等：DMAEMA 系列智能水凝胶的研究进展 ·351· 图 8 氢化可的松在水凝胶中 40 ℃不同 pH 值下的释放[25] 3 结 语 DMAEMA 系列水凝胶作为一类具有独特性能 的智能水凝胶，在仿生制动器、药物控释材料、智 能型机器装置等高新技术领域具有很好的应用前 景。要使 DMAEMA 系列水凝胶更好、更快地发展， 应当注重相关理论和应用的研究，特别是要重视提 高其力学强度、抗疲劳寿命、响应速度、利用计算 机模拟技术对凝胶的分子水平 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 以及重视作为智 能机械应用的水凝胶材料器件结构的设计。目前制 备 DMAEMA 系列敏感水凝胶大多数还是合成高分 子，而很多合成高分子的生物相容性和生物降解性 较差，限制了水凝胶在生物医药方面的应用，所以 要注意利用丰富的天然资源，如淀粉、纤维素、野 生和海洋植物等，对其进行改性以达到可降解或生 物相容目的。当然，要将这种水凝胶运用到生物 体内，还要克服许多技术上的难题，其研究还处 于发展阶段，其应用领域也在进一步探索之中， 在不久的将来，一定会创造出各种各样的自我感 知、自我调节、自我作功的 DMAEMA 系列智能 机械材料。 参 考 文 献 [1] van de Wetering P，Moret E E，et al. 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