二硫化钼-高分子复合自愈合水凝胶的设计合成及应用

摘要

水凝胶是一种具有良好吸水性的网状交联高分子材料，在组织工程、药物控释和医疗器械等领域应用广泛。水凝胶的机械性能和稳定性对拓展水凝胶的应用范围、提高水凝胶的使用寿命和推动水凝胶的实际应用具有十分重要的意义。因此，设计和构建具有良好机械性能和自愈合性能的水凝胶是研究者们关注的核心问题之一。近年来，以二硫化钼为代表的二维片层纳米材料因其具有良好的光热性质、导电性质以及较高的机械强度，成为构建复合水凝胶的理想候选材料。本论文构建了两种基于薄层二硫化钼纳米片的高分子复合自愈合水凝胶，可通过近红外光诱导材料发生自愈合，并探索了复合水凝胶在人体运动传感检测和药物递送系统中的应用。主要内容包括：（1）基于光引发巯基-烯基点击反应构建了二硫化钼-明胶复合水凝胶，利用二硫化钼良好的光热性质与明胶的温度敏感性，实现了水凝胶在近红外光刺激下的自愈合性能，自愈合效率在90秒内可达到89.7%。（2）基于Diels-Alder反应构建了二硫化钼-透明质酸复合水凝胶，利用热可逆Diels-Alder反应，在近红外光刺激下，水凝胶具有良好的的愈合性能，自愈合效率在7分钟内可达到101.3%。（3）进一步探索了两种自愈合水凝胶在人体运动传感检测与药物递送系统中的应用。其中，二硫化钼-明胶复合水凝胶具有光敏电阻和力敏电阻的特点，实现了对人体手指弯曲、下蹲、咀嚼时的运动信号检测采集；二硫化钼-透明质酸复合水凝胶可有效负载抗癌药物阿霉素，并具有光控药物释放性能，可有效抑制癌细胞的生长繁殖。二硫化钼纳米片-高分子复合水凝胶具有良好的机械性能和近红外光引发自愈合性能，不仅拓展了二硫化钼纳米片的应用范围，也为构建远程控制自愈合材料提供了思路。

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