導(dǎo)電復(fù)合水凝膠由于兼具水凝膠獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和本征導(dǎo)電高分子的電學(xué)性質(zhì),是生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,有廣泛應(yīng)用于組織工程材料、人造皮膚、生物電子、可穿戴傳感器等的潛能。通常是將導(dǎo)電相如金屬納米粒子、離子液體、碳納米管、石墨烯和導(dǎo)電高分子等材料引入水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)中,制備導(dǎo)電水凝膠材料。但是,像石墨烯和碳納米管（CNTs）這種導(dǎo)電成分由于其自聚合、難分散、形貌不可控等固有缺點(diǎn),嚴(yán)重限制了導(dǎo)電復(fù)合水凝膠的進(jìn)一步發(fā)展。近年來(lái),導(dǎo)電高分子（CPs）材料如聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPy）等,以其獨(dú)特的性質(zhì)如價(jià)格便宜、易加工性、電學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、刺激響應(yīng)性和良好的生物相容性等,成為導(dǎo)電相的熱門候選材料。其中,以聚吡咯在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域研究最為熱門。但是,聚吡咯是剛性疏水聚合物鏈,在水中易扭曲團(tuán)聚,需對(duì)其進(jìn)行改性后引入水凝膠體系內(nèi),否則會(huì)影響導(dǎo)電復(fù)合水凝膠的理化性質(zhì)。因此,制備滿足生物醫(yī)用材料性能要求的導(dǎo)電高分子水凝膠CPHs材料,是開(kāi)拓其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。本研究首先采用經(jīng)多巴胺改性制備的聚吡咯納米纖維材料與甲基丙烯酸酐化明膠共混制備納米復(fù)合聚吡咯導(dǎo)電水凝膠（NPCHs）,并通過(guò)體外細(xì)... 

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導(dǎo)電高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖 1-2（a）PtNP/PAni 水凝膠的三維結(jié)構(gòu)，（b）葡萄糖傳感器的反應(yīng)機(jī)理示意圖[56]Figure 1-2 (a) Schematic representation of the 3D heterostructure of the PtNP/PAni hydrogel,in which the PAni hydrogel acts as a matrix for the immobilization of the GOx enzyme andhomogeneous loading of PtNPs and (b) a 2D scheme showing the reaction mechanism of theglucose sensor based on the PtNP/PAni hydrogel heterostructure[56].備聚苯胺水凝膠，其中植酸為交聯(lián)劑，以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，混合預(yù)聚物溶液的顏色逐漸變成墨綠色，3 min 左右成凝膠狀，如圖 1-2 所示[56]。植酸，學(xué)名肌醇六磷酸，含大量親水性磷酸根基團(tuán)，可以與多個(gè)帶有大量正電荷聚苯胺鏈相互作用，在靜電相互作用下，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚苯胺。由于肌醇六磷酸的強(qiáng)親水性，可以使聚苯胺網(wǎng)絡(luò)結(jié)合水分子的能力變強(qiáng)，所以是具備穩(wěn)定保水性的水凝膠。所制備的水凝膠結(jié)合了柔性材料和有機(jī)導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)，是用于生物傳感器電極材料的理想選擇。特征性質(zhì)主要體現(xiàn)在：三維多孔結(jié)構(gòu)有利于物質(zhì)傳輸與滲透；水凝膠優(yōu)異的生物相容性有利于生物分子的固定和

與聚苯胺結(jié)構(gòu)類似，聚吡咯易與質(zhì)子酸或帶負(fù)電小分子結(jié)合形成復(fù)合物水凝膠。聚吡咯作為導(dǎo)電高分子熱門研究材料，已有大量研究表明，聚吡咯具備優(yōu)異的生物相容性，摻雜/去摻雜電學(xué)性質(zhì)可調(diào)、穩(wěn)定性和可加工性等。寧教授課題組采用單寧酸（TA）作為交聯(lián)劑和摻雜劑；Fe3+作為氧化劑和離子交聯(lián)劑，制備聚吡咯單組分水凝膠，由于單寧酸與聚吡咯間超強(qiáng)的超分子作用，其成膠速度快，具備較好的水穩(wěn)定性[58]。該水凝膠的制備方法簡(jiǎn)單，易于操作。該水凝膠由于大量?jī)翰璺踊鶊F(tuán)的存在，具備較好的組織粘附性。并且其與天然脊髓相匹配的柔軟性和優(yōu)異的電學(xué)性能，使其能很好的應(yīng)用脊髓組織體內(nèi)修復(fù)。通過(guò)體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，該電活性水凝膠以“神經(jīng)橋”的形式植入，連接受損的脊髓組織，可以引導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元細(xì)胞分化并抑制膠質(zhì)細(xì)胞的形成，促進(jìn)神經(jīng)組織修復(fù)重建。制備的導(dǎo)電聚合物水凝膠兼具類水凝膠的生物相容性和導(dǎo)電聚合物的電化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。


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