水凝膠是一類具有三維網路結構的聚合物,它在水中能夠吸收大量的水分溶脹,並在溶脹之後能夠繼續保持其原有結構而不被溶解。
基本介紹
- 中文名：聚氨酯水凝膠
- 具有：三維網路結構的聚合物
- 保持：其原有結構而不被溶解
- 吸收：大量的水分溶脹
簡介,特點,
簡介
水凝膠可由不同的親水單體和疏水單體聚合而成。由於具有三維網路結構,水凝膠可以達到很大的相對分子質量,其網路結構由交聯的化學鍵、氫鍵或范德華力形成。在溶脹時,溶液可以擴散到交聯鍵之間的空間內。交聯密度越大,三維網路間的空間就越小,水凝膠在溶脹時吸收的水分也越少。水凝膠的表面蛋白質粘附及細胞粘附很小,所以在與血液、體液及人體組織相接觸時,表現出良好的生物相容性,同時由於含有大量的水,水凝膠柔軟而類似生物體組織,作為人體植入物可減少不良反應,因而被作為優良的生物醫學材料得到了廣泛的套用。聚氨酯(PU)具有良好的生物相容性和優良的物理機械性能。對人體具有良好的生理可接受性,並且可以保持長期人體植入的穩定性。聚氨酯是由多元醇、小分子擴鏈劑與異氰酸酯聚合形成的共聚物,其分子鏈由軟段和硬段組成,多元醇(聚醚、聚酯等)構成軟段,異氰酸酯和小分子擴鏈劑(二胺或二醇)構成硬段。通過改變分子鏈中軟硬段的組成成分及其比率可以改變聚氨酯的物理化學性能[5]。因此人們開始研究聚氨酯水凝膠,並已經在生物醫學領域得到良好的套用。
特點
由於聚氨酯水凝膠與其他類型水凝膠相比具有良好的生物相容性。血液相容性及機械性能,早在1974年,Blair等人就提出將親水性聚氨酯套用於接觸眼鏡中。之後Gould等人研究了用於接觸眼鏡的含有親水性聚氨酯的聚氨酯2聚丙烯酸互穿網路水凝膠體系。
LaiYC[6,7,8]等人用新戊二醇(NPG)、聚丙二醇和IPDI反應得到商品名為INP4H的預聚物,後與親水性單體經紫外光固化得到聚氨酯薄膜,在緩衝溶液中溶脹至恆重得到PU水凝膠。親水性單體可以是甲基丙烯酸二羥乙酯(HEMA)、N2乙烯基吡咯烷酮(NVP)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GM)、三甲基矽氧烷2甲基丙烯酸丙氧基矽烷(TRIS)等。對不同親水性單體製得的聚氨酯水凝膠進行氧滲透率、含水量評價,發現在INP4H2HEMA水凝膠體系中,隨著親水性單體HEMA含量的增加,其含水量增高,氧滲透率下降。在INP4H2NVP水凝膠體系中,隨親水性單體NVP含量的增加,水含量增高,氧滲透率先下降後回升到初值。INP4H2HEMA2 TRIS體系中隨親水性單體TRIS含量的增加,其氧滲透率上升。INP4H通過紫外光固化製得的PU水凝膠的水接觸角都在30~40(b)之間,與用於製造接觸眼鏡的其他水凝膠相同,並表現出良好的抗蛋白質粘附性"HaschkeL[9]等人用聚乙二醇和聚丙二醇與4,4.2亞甲基雙環己基二異氰酸酯(H12MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯製備了用於接觸眼鏡的非離子型聚氨酯水凝膠,所用擴鏈劑為乙二醇(EG),交聯劑為三羥甲基丙烷(TMP)及聚氧化丙烯醚三醇(Pluracol726,Mn=2900)。PPG引入到PEG軟段中,減少了PEG鏈段的對稱性,降低了結晶程度,異氰酸酯採用H12MDI和IPDI的混合物,由於IPDI具有不對稱的結構,同樣也減小了硬段的結晶性,從而提高了水凝膠的溶脹性和含水率,並具有足夠的透明度。另外由於擴鏈劑和交聯劑的存在,使水凝膠的機械性能得到了提升。作為接觸眼鏡使用的材料,除了要求具備高含水量和高透明度及良好的機械性能之外,還必須具有良好的氧滲透性,否則易導致角膜炎[10]。為了提高聚氨酯水凝膠的氧滲透性,LaiYC[8]等人在PU水凝膠分子鏈中引入了含矽鏈段,既具有優良的含水性和吸濕性,同時又具備較高的氧滲透率和機械性能,具有很好的套用前景。
