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水凝膠可定義為在水中能夠溶脹并保持大量水分且不能溶解的交聯聚合物。它除了具有生物粘附、可生物降解和良好的生物相容性外，還具有較高的水滲透性，有一定的強度表面類似于生物體的軟組織，這些特征使水凝膠可作為生物材料。

智能水凝膠能感知外界環境的細微的物理化學變化，如pH、溫度、壓力、電場磁場、離子強度、紫外光、可見光以及特異化學物質等的變化，并通過體積的溶脹和收縮來響應這些來自外界的刺激。因此也稱為環境敏感性水凝膠。

智能水凝膠的制備

智能水凝膠材料一般是天然或合成的高聚物。其材料須具備：高分子主鏈或側鏈上帶有大量的親水基團和有適當的交聯網絡結構。

制備智能水凝膠材料的起始原料可是單體(水溶或油溶單體)、聚合物(天然或合成聚合物)或者是單體和聚合物的混合物。

智能水凝膠分類集錦：

1、溫度響應性水凝膠

指能隨環境溫度變化發生體積突變現象的凝膠。這種凝膠具有一定比例的疏水和親水基團，溫度的變化可影響這些基團的疏水作用以及大分子鏈間的氫鍵作用，從而使凝膠結構改變，發生體積變化。

2、pH響應性水凝膠

這類凝膠中含有大量易水解或質子化的酸、堿基團，如羧基和氨基。這些基團的解離受外界pH的影響：當外界pH變化時，這些基團的解離程度相應改變，造成內外離子濃度改變；同時，這些基團的解離還會破壞凝膠內相應的氫鍵，使凝膠網絡的交聯點減少，造成凝膠網絡結構發生變化，引起凝膠溶脹。

3、光響應性凝膠

是由熱敏性材料中引入對光敏感的基團制成的。光敏材料的響應性機理有三種：

（1） 熱敏性材料中的特殊感光分子，將光能轉化為熱能，使材料局部溫度升高，當凝膠內部溫度達到熱敏性材料的相轉變溫度時，則凝膠產生響應。

（2） 利用光敏分子遇光分解產生的離子化作用來實現響應性。這種凝膠見光后，凝膠內部產生大量離子，使凝膠內外離子濃度差改變，造成凝膠滲透壓突變，促使凝膠發生溶脹作出光響應

（3） 是水凝膠材料中引入了發色基團，由于光照，這些發色團的理化性質發生變化，因而導致具有發色團的聚合物鏈的構型的變化，從而導致水凝膠的溶脹性能也發生改變。

4、生化響應性水凝膠

此類水凝膠主要用于研究開發自動調控胰島素釋放系統，研究較多的是葡萄糖敏感水凝膠。這種凝膠實質為pH或溫度響應性材料，但可以通過感知由生化反應造成溶液組分的變化，而產生如體積相變這樣的響應。

5、鹽敏水凝膠

鹽敏指在外加鹽的作用下，凝膠的膨脹比或吸水性發生突躍性變化。鹽對凝膠膨脹的影響與其結構有關。這類水凝膠的正負帶電基團位于分子鏈的同一側基上，并以共價鍵結合在一起，二者可發生分子內和分子間的締合作用。小分子鹽的加入可屏蔽、破壞大分子鏈中正負基團的締合作用，導致分子鏈舒展，因而，凝膠的膨脹行為得到改善。

6、電場響應性水凝膠

該水凝膠由聚電解質高分子構成，在直流電場作用下可發生形變，其響應性與溶液中自由離子在直流電場作用下的定向移動有關。原因是自由離子定向移動會造成凝膠內外離子濃度不均，產生滲透壓變化引起凝膠變形。也是自由離子定向移動會造成凝膠中不同部位pH不同從而影響凝膠中聚電解質電離狀態，使凝膠結構發生變化，造成凝膠形變。

7、磁性響應型水凝膠

磁性響應即凝膠的溶脹行為能對外加磁場做出響應。此類凝膠由于它在外加磁場的作用下能簡單快速易行的分離特性，在細胞分離、固定化酶、靶向藥物等領域可望有寬廣的應用前景。

改性傳統水凝膠后的新型水凝膠：

1、 快速響應性水凝膠

2、 大孔/超孔水凝膠

3、 具有搖擺鏈的水凝膠

  梳型結構水凝膠、物理交聯水凝膠、具有規則構造水凝膠

4、 互穿聚合物網絡水凝膠（IPN水凝膠）

智能水凝膠在分析和醫學診斷方面的應用：

根據水凝膠的環境敏感性，可將它與生物傳感器物理元件相連 ，然后將生物分子固定在水凝膠表面或內部，便可得到生物傳感器用于診斷疾病及做日常監測。例如利用水凝膠固定抗原，可用于免疫檢測。

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丙烯酸/α-甲基丙烯酸/丙烯酰胺共聚物智能水凝膠

苯乙烯—馬來酸酐共聚物智能水凝膠

P(NIPAAm-co-IA)pH敏感智能水凝膠

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