楊 猛，周樹柏，劉鳳岐

(1.撫順哥倆好化學(xué)有限公司，遼寧 撫順 113217；2.吉林大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130012)

水凝膠是一類含有親水基團(tuán)能在水中溶脹而不溶解的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，是一種特殊的軟濕性材料。智能水凝膠是指在外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)(如溫度、pH值、電場(chǎng)、溶劑性質(zhì)、光強(qiáng)度和光波長、壓力、離子強(qiáng)度等)凝膠的性質(zhì)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。近年來很多研究工作者對(duì)具有環(huán)境響應(yīng)性水凝膠的研究做了大量報(bào)道。根據(jù)智能水凝膠對(duì)環(huán)境的響應(yīng)情況可以分為：單一響應(yīng)性水凝膠、雙重響應(yīng)性水凝膠和多重響應(yīng)性水凝膠。單一響應(yīng)性水凝膠根據(jù)不同的響應(yīng)情況又可以分為：pH敏感性水凝膠、溫度敏感性水凝膠、光敏感性水凝膠、電場(chǎng)敏感性水凝膠、磁敏感性水凝膠、化學(xué)物質(zhì)敏感性水凝膠等。水凝膠尤其是智能水凝膠由于其迷人的性質(zhì)及潛在的應(yīng)用引起廣大科技工作者的研究興趣。

1 pH敏感性水凝膠

pH響應(yīng)水凝膠是最重要、研究最為廣泛的響應(yīng)性水凝膠之一。pH敏感性水凝膠能隨著外界pH值變化而發(fā)生性質(zhì)改變(如溶脹度、形狀等)，通常在凝膠的聚合物鏈上含有可離子化的酸性或堿性基團(tuán)，如羧基、磺酸基或氨基等。當(dāng)外界的pH值發(fā)生變化時(shí)，這些基團(tuán)發(fā)生電離造成聚合物鏈內(nèi)或鏈間氫鍵相互作用、離子相互作用及聚合物內(nèi)外的離子濃度、聚合物與溶劑間的相互作用發(fā)生變化，從而導(dǎo)致凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化引起聚合物鏈蜷縮或伸展，反映在宏觀上則是水凝膠發(fā)生體積相變即對(duì)外界pH值的變化產(chǎn)生了響應(yīng)。這類凝膠按照解離基團(tuán)的類型可分為陰離子、陽離子和兩性離子3種類型。3種凝膠通常情況下隨pH值變化時(shí)溶脹度的變化規(guī)律見圖1[1]。

pH值圖1 不同類型pH敏感凝膠的通常的相變行為

陰離子型pH敏感水凝膠的可離子化基團(tuán)通常為羧基，對(duì)于丙烯酸類水凝膠而言，在低pH值溶液中凝膠處于收縮狀態(tài)，pH值升高至中性時(shí)，凝膠的溶脹度迅速增大，當(dāng)溶液的pH值再升高至強(qiáng)堿時(shí)凝膠又開始收縮。這是由于介質(zhì)的pH值較低時(shí)，凝膠中可離子化基團(tuán)幾乎不離解，體系內(nèi)沒有靜電斥力的作用，同時(shí)在此時(shí)陰離子基團(tuán)之間存在較強(qiáng)的氫鍵作用使得分子鏈?zhǔn)湛s，因此凝膠的溶脹度很低；隨著pH值的升高，可離解基團(tuán)迅速解離，離子間的靜電斥力使得分子鏈伸展凝膠網(wǎng)絡(luò)變大，溶脹度開始變大；當(dāng)pH值繼續(xù)升高至強(qiáng)堿時(shí)，此時(shí)離解完全而且凝膠內(nèi)、外離子濃度基本相等，凝膠內(nèi)外的滲透壓趨于零，凝膠逐漸收縮。H M Ni等人[2]在乙醇溶液中通過自由基共聚合丙烯酰胺-甲基丙烯酸-N,N亞甲基雙丙烯酰胺制得具有pH-體積突變型的凝膠微球，研究了凝膠組成、反應(yīng)條件對(duì)pH-相變行為的影響。劉海清等人[3]將丙烯酰胺-馬來酸酐共聚物溶液電紡絲制成納米纖維，以二甘醇為交聯(lián)劑通過熱引發(fā)酯化交聯(lián)的方式制備了納米纖維水凝膠，由于聚馬來酸酐的兩步解離使得該凝膠在pH=2.5和8.5處顯示出2個(gè)明顯的溶脹度增大過程。

陽離子型pH敏感性水凝膠的可離子化基團(tuán)通常為氨基(如N,N-二甲基/乙基氨乙基甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺和乙烯基吡啶等)，這類凝膠pH敏感性主要來源于氨基的質(zhì)子化，氨基越多水凝膠親水作用越強(qiáng)，平衡溶脹度越大。其溶脹機(jī)理與陰離子型相似，這類凝膠在低pH值時(shí)溶脹度大，高pH值時(shí)溶脹度小。M Yi等人采用輻射聚合的方法制得了N,N-二甲基氨乙基甲基丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化銨共聚物水凝膠[4]及N A Mazied等人[5]制備的N,N-二甲基氨乙基甲基丙烯酰胺-乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚物水凝膠均隨著pH值的增大，凝膠溶脹度降低并且在pH=2～4時(shí)發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變。

兩性pH敏感水凝膠則同時(shí)含有可解離的酸堿基團(tuán)，其pH值敏感性來源于分子鏈上這2種基團(tuán)的離子化作用。低pH值時(shí)堿性基團(tuán)離子化，高pH值時(shí)酸性基團(tuán)離子化，故兩性水凝膠在酸堿溶液中均有較大的溶脹度，而在中性時(shí)溶脹度較小。H M Ni等人制備的丙烯酰胺/甲基丙烯酸/二甲基氨乙基丙烯酸酯微凝膠[6]、S A Sukhishvili等人[7]制備的聚甲基丙烯酸/聚乙烯基吡咯烷酮凝膠膠囊、王吉德等人[8]制備的羧甲基殼聚糖/聚2-二甲基氨乙基甲基丙烯酸酯半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠中均同時(shí)存在可離子化的羧基和氨基，表現(xiàn)出在酸性條件下隨著pH值的增加凝膠溶脹度降低而在堿性時(shí)隨著pH值的進(jìn)一步升高凝膠的溶脹度隨之升高，隨pH值的變化凝膠的溶脹度呈現(xiàn)典型的兩性離子水凝膠的“V”型變化。在酸性條件下氨基的離子化羧基、在堿性條件下羧基離子化使得在酸堿條件下凝膠體系中均存在靜電排斥作用使得凝膠分子鏈趨于伸展，凝膠的溶脹度大；而在中性時(shí)(4

2 溫度敏感性水凝膠

溫度敏感性水凝膠在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)發(fā)生響應(yīng)，凝膠自身的性質(zhì)發(fā)生改變(溶脹度、透光率等)。由于溫度變化(刺激)不僅在自然情況下存在，而且很容易靠人工實(shí)現(xiàn)，溫度敏感性水凝膠因此是研究最為廣泛的一類智能水凝膠。目前研究較多的是隨著溫度的變化凝膠發(fā)生溶脹度、透光率的變化：凝膠的溶脹度在很小的溫度變化范圍內(nèi)發(fā)生數(shù)十倍的變化甚至不連續(xù)的突變，或是凝膠透光率發(fā)生突變即出現(xiàn)透明-不透明的轉(zhuǎn)換，均可定義為發(fā)生相變行為。該水凝膠存在一定的親疏水基團(tuán)或分子鏈間的氫鍵作用，溫度的變化可以影響基團(tuán)間的疏水作用及分子鏈間的氫鍵作用，從而使凝膠的結(jié)構(gòu)改變即發(fā)生相變行為，這一溫度稱為相變溫度。溫敏性水凝膠對(duì)溫度變化的響應(yīng)通常有2種類型：正向溫度敏感水凝膠，逆向溫度敏感水凝膠。2類凝膠的性質(zhì)(體積/相變/透光率)隨溫度變化的示意圖見圖2。

圖2 正、逆向溫敏凝膠隨溫度變化的示意圖

正向溫度敏感水凝膠在溫度低于相變溫度時(shí)凝膠處于收縮或不透明的狀態(tài)，在相變溫度以上時(shí)凝膠處于膨脹或透明的狀態(tài)，這里將這個(gè)相變溫度稱之為高臨界溶解溫度(UCST)。凝膠的溶脹度/透光率在UCST附近隨著溫度的升高而突變式的增大，反之亦然。正向溫度敏感水凝膠通常由丙烯酸-丙烯酰胺共聚物或聚丙烯酸-聚丙烯酰胺、聚丙烯酸-聚乙二醇(半)互穿網(wǎng)絡(luò)組成。這類凝膠的相變行為是由分子間氫鍵的形成-解離所引起的：在環(huán)境溫度低于UCST時(shí)，羧基-氨基/乙氧基之間形成強(qiáng)的氫鍵作用使得分子鏈處于收縮的狀態(tài)對(duì)外表現(xiàn)出溶脹度低或凝膠不透明；而一旦環(huán)境溫度高于UCST時(shí)，分子鏈間的氫鍵作用快速解離使得分子鏈伸展表現(xiàn)出溶脹度迅速升高或凝膠轉(zhuǎn)向透明。

在過去的研究中溫度敏感性水凝膠多數(shù)的研究工作都集中在逆向溫敏體積相變水凝膠，正向溫敏水凝膠的研究報(bào)道較少，然而在某些應(yīng)用中正向相變行為更加實(shí)用。自由基共聚丙烯酸、丙烯酰胺制得的凝膠溶脹后再降溫很難出現(xiàn)凝膠收縮的現(xiàn)象[9]，這主要是由于凝膠在高溫下完全溶脹后分子鏈伸展，羧基、氨基之間很少有機(jī)會(huì)相遇，即使降低溫度凝膠一般也不會(huì)出現(xiàn)消溶脹行為。然而在溶液中自由基共聚制得的凝膠在低溫-高溫變化時(shí)卻可以出現(xiàn)可逆的透明-不透明相轉(zhuǎn)變，由聚丙烯酸/聚丙烯酰胺、聚丙烯酸/聚乙烯醇組成的(半)互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠可以出現(xiàn)可逆的溶脹-消溶脹的相變行為。T Okano等人[10]制備了聚丙烯酸/聚N,N-二甲基丙烯酰胺互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠，隨著溫度的升高該凝膠同時(shí)存在著可逆的透明-不透明、溶脹-消溶脹的相變行為。楊猛等人[11]制備了聚(丙烯酸-丙烯酰胺)疏水締合水凝膠，凝膠呈現(xiàn)低溫不透明高溫透明的可逆相變行為，研究了單體濃度、配比等因素對(duì)凝膠相變行為的影響。

逆向溫度敏感水凝膠在溫度低于相變溫度時(shí)凝膠處于膨脹狀態(tài)或透明狀態(tài)，當(dāng)溫度高于相變溫度時(shí)凝膠處于收縮狀態(tài)或不透明狀態(tài)，這個(gè)相變溫度稱之為低臨界溶解溫度(LCST)。凝膠的溶脹度/透光率在LCST附近隨著溫度的升高而突變式的減小，反之亦然。逆向溫敏水凝膠的研究以聚N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAM)的均聚物、共聚物為主，在這類凝膠中存在氫鍵和親疏水的平衡。外界溫度在LCST以下時(shí)，凝膠網(wǎng)絡(luò)中高分子鏈上的親水基團(tuán)通過氫鍵與水分子結(jié)合，凝膠吸水溶脹。隨著溫度的上升，這種氫鍵作用減弱凝膠對(duì)水的束縛作用減弱，同時(shí)高分子鏈中疏水基團(tuán)之間的相互作用加強(qiáng)，凝膠逐漸收縮。溫度升至LCST以上時(shí)，疏水作用成為體系內(nèi)主要作用力，高分子鏈通過疏水作用互相聚集，凝膠的溶脹度急劇下降。J P Chen等人[12]以殼聚糖為骨架制得了可注射型的聚N異丙基丙烯酰胺接枝殼聚糖凝膠，該凝膠在LCST(約30 ℃)發(fā)生可逆凝膠-溶膠相轉(zhuǎn)變行為。初步研究發(fā)現(xiàn)該凝膠可以作為可注射型細(xì)胞載體材料來運(yùn)載軟骨細(xì)胞和半月板細(xì)胞。W G Liu等人[13]制備了異丙基丙烯酰胺-甲基纖維素共聚物凝膠，該凝膠對(duì)溫度具有很強(qiáng)的敏感性且凝膠的相變溫度可以由甲基纖維素的加入量來調(diào)節(jié)：甲基纖維素含量少時(shí)凝膠的LCST降低，而進(jìn)一步加大甲基纖維素的含量會(huì)提高凝膠的LCST。

3 光敏感性水凝膠

在水凝膠中引入對(duì)光敏感的基團(tuán)即可制成光敏感性水凝膠，包括紫外光敏感水凝膠和可見光敏感水凝膠。光敏感性凝膠一般有3類：將遇光能夠分解的光敏分子添加到高分子凝膠中，在光刺激作用下凝膠體系中將產(chǎn)生大量離子引起凝膠內(nèi)部滲透壓的突變，使得凝膠發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變；將感光性化合物加入到溫度敏感性水凝膠中，凝膠吸收光子之后，將光能轉(zhuǎn)化為熱能，使得凝膠內(nèi)部局部溫度升高，當(dāng)溫度高于凝膠的相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)凝膠就會(huì)發(fā)生溶脹或收縮等體積相轉(zhuǎn)變行為；另一種常見的是在高分子主鏈或側(cè)鏈引入感光基團(tuán)，感光基團(tuán)吸收了一定能量的光子之后會(huì)發(fā)生異構(gòu)化作用，引起分子構(gòu)型的變化，同時(shí)改變了分子鏈間的距離及體系內(nèi)親疏水平衡導(dǎo)致相變發(fā)生。

A Mamada等人[14]將光敏性分子無色三苯基氰基甲烷與N-異丙基丙烯酰胺共聚制得光敏感型水凝膠。無紫外光照射時(shí)，隨溫度的增加凝膠體積在30 ℃處發(fā)生突躍的連續(xù)性變化；當(dāng)用紫外光照射時(shí)，凝膠在溫度升高到32.6 ℃處發(fā)生突躍的非連續(xù)性體積相轉(zhuǎn)變，凝膠的溶脹度突然降低約10倍，隨著溫度的繼續(xù)升高凝膠平衡溶脹度沒有明顯的變化。溫度固定在32 ℃時(shí)該凝膠在紫外光照射下溶脹，無紫外光照射下收縮，且該溶脹-收縮過程是非連續(xù)性的。

I Tomatsu等人[15]由十二烷基修飾的聚丙烯酸[p(AA/C12)]、α-環(huán)糊精(α-CD)、4,4’-偶氮二苯甲酸(ADA)3組分共混得到凝膠-溶膠互相轉(zhuǎn)化的光敏性凝膠。ADA在紫外光的照射下發(fā)生反式結(jié)構(gòu)到順式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，在可見光照射下發(fā)生順式結(jié)構(gòu)到反式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。α-CD與反式ADA易形成包結(jié)作用，而與順式ADA沒有或僅有很弱的包結(jié)作用。在紫外光下，ADA以順式結(jié)構(gòu)存在，α-CD與聚丙烯酸上修飾的十二烷基形成包結(jié)，體系成溶膠狀態(tài)；在可見光下，由于與聚丙烯酸上修飾的十二烷基相比，α-CD更容易與反式結(jié)構(gòu)的ADA形成包結(jié)作用，十二烷基的疏水締合作用使體系呈現(xiàn)凝膠狀態(tài)。由此可以通過調(diào)節(jié)紫外/可見光的變化來控制溶膠/凝膠的轉(zhuǎn)變。

4 電場(chǎng)敏感性水凝膠

所有聚電解質(zhì)水凝膠都具有電刺激響應(yīng)性，此類凝膠在電場(chǎng)作用下可發(fā)生體積和形狀的變化，其響應(yīng)性與溶液中自由離子在電場(chǎng)作用下的定向移動(dòng)有關(guān)。首先自由離子的定向移動(dòng)會(huì)造成凝膠內(nèi)各個(gè)部分離子濃度不均勻，產(chǎn)生滲透壓的變化引起凝膠形變；另外自由離子定向移動(dòng)會(huì)造成凝膠內(nèi)不同部位pH值的不同，影響凝膠中聚電解質(zhì)的電離狀態(tài)，使凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而改變凝膠的形變。

E Jabbari等人[16]研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯酸水凝膠的平衡溶脹度隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增大，與沒有電場(chǎng)相比，施加300NC-1電場(chǎng)后凝膠的平衡溶脹度由16增大到30。研究表明凝膠在電場(chǎng)中呈現(xiàn)非均勻溶脹：凝膠樣條平行于電場(chǎng)放置時(shí)樣條靠近電極正極端溶脹，靠近負(fù)極端收縮；凝膠樣條垂直于電場(chǎng)放置時(shí)凝膠彎向電源正極。

王吉德[17]以反復(fù)凍融的方法制備了聚乙烯醇/馬來酸鈉-丙烯酸鈉共聚物水凝膠，S J Kim等人制備了殼聚糖/聚甲基丙烯酸羥乙酯[18]半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠和聚乙烯醇/殼聚糖[19]互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。在這些凝膠體系中隨著電解質(zhì)溶液電壓的增大凝膠形變隨之增大，隨電解質(zhì)溶液濃度增大凝膠的形變?cè)龃?，并且凝膠的形變隨著電場(chǎng)的開-關(guān)呈現(xiàn)可逆的變化。

5 磁場(chǎng)敏感性水凝膠

磁場(chǎng)敏感性水凝膠一般都將鐵磁性的納米粒子包埋于水凝膠內(nèi)部。在外加交變磁場(chǎng)的作用下，鐵磁體材料被加熱而使凝膠的局部溫度上升，導(dǎo)致凝膠體積的變化；撤掉磁場(chǎng)后水凝膠冷卻恢復(fù)至原來大小。另一方面，具有磁性的凝膠對(duì)于體外控制藥物傳輸定點(diǎn)給藥具有非常好的應(yīng)用前景。

S A Meenach等人[20]制備了含有Fe3O4的聚N異丙基丙烯酰胺納米復(fù)合凝膠在外加交變磁場(chǎng)的作用下凝膠的溫度由21 ℃升高到39 ℃同時(shí)凝膠發(fā)生消溶脹相變行為，而不含磁性粒子的凝膠在外加交變磁場(chǎng)的作用下溫度僅由21 ℃升高到28 ℃且凝膠仍處于溶脹狀態(tài)。研究表明所制得的磁性凝膠對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞沒有毒害作用可安全的用于藥物傳輸。S A Meenach等人[21]制備的含有Fe3O4的聚乙烯醇納米復(fù)合凝膠在外加交變磁場(chǎng)的作用下凝膠溫度可以升高到80 ℃，研究表明可以通過調(diào)節(jié)磁場(chǎng)來控制凝膠溫度用于治療癌細(xì)胞。

6 鹽敏性水凝膠

鹽敏感性水凝膠指在外加鹽的作用下，凝膠的溶脹性質(zhì)發(fā)生突躍性變化。鹽敏感性水凝膠主要是聚電解質(zhì)類凝膠，小分子鹽的加入屏蔽了凝膠分子鏈上帶電基團(tuán)導(dǎo)致分子鏈?zhǔn)湛s/舒展。

在聚電解質(zhì)凝膠中加入小分子鹽屏蔽了分子鏈上解離的帶電基團(tuán)，破壞了基團(tuán)間靜電排斥作用使得分子鏈?zhǔn)湛s；另外鹽的加入改變了凝膠內(nèi)外的滲透壓，使得凝膠內(nèi)部水分子擴(kuò)散到凝膠外部，因此在這類凝膠中加入鹽會(huì)導(dǎo)致凝膠迅速收縮，溶脹度降低[22-23]。

而對(duì)于兩性電解質(zhì)水凝膠而言正負(fù)帶電基團(tuán)同時(shí)位于分子鏈上，在中性時(shí)以離子鍵結(jié)合在一起，2種基團(tuán)可發(fā)生分子內(nèi)和分子間的締合作用。鹽的加入可以一定程度的屏蔽、破壞大分子鏈中正負(fù)基團(tuán)的締合作用，導(dǎo)致分子鏈?zhǔn)嬲?，凝膠膨脹。在一定條件下這類水凝膠的溶脹度不隨外加鹽濃度的增加而減小，而是隨外加鹽濃度的增加而增加，呈現(xiàn)所謂的反聚電解質(zhì)行為。

7 化學(xué)物質(zhì)敏感性水凝膠

化學(xué)物質(zhì)敏感性水凝膠是指在某種特定化學(xué)物質(zhì)(葡萄糖、抗體、特殊離子等)的作用下凝膠產(chǎn)生體積收縮/溶脹的不連續(xù)變化，或者發(fā)生溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變行為。

T Ogoshi等人[24]將芘修飾的β-環(huán)糊精(Py-β-CD)與單壁碳納米管(SWNT)在水溶液中共混，由于π-π相互作用，體系形成均一穩(wěn)定的溶液。在這個(gè)體系中加入十二烷基修飾的聚丙烯酸由于十二烷基與β-環(huán)糊精的主客體作用，十二烷基修飾的聚丙烯酸起到交聯(lián)劑的作用體系形成均一的凝膠，而在凝膠中加入競(jìng)爭(zhēng)的主/客體α-環(huán)糊精或金剛烷羧酸鈉，凝膠則轉(zhuǎn)變成溶膠。

J J Kim等人[25]以PEG修飾的蛋白與烯丙基葡萄糖、丙烯酸丙酯磺酸鉀/乙烯基吡咯烷酮/丙烯酰胺共聚物組成葡萄糖敏感的水凝膠，將該凝膠體系裝載于滲透膜中來檢測(cè)胰島素-葡萄糖溶液的透過情況。當(dāng)溶液中葡萄糖濃度高時(shí)水凝膠體系以溶膠狀態(tài)存在，胰島素-葡萄糖溶液快速透過；而降低葡萄糖濃度時(shí)，溶膠體系則轉(zhuǎn)化為凝膠狀態(tài)，胰島素-葡萄糖溶液透過速率很低，因此該凝膠體系可以通過葡萄糖濃度的調(diào)節(jié)來控制胰島素的釋放情況。

8 多重敏感水凝膠

將2種或2種以上單一敏感性單體通過自由基共聚、互穿網(wǎng)絡(luò)體系等方式便能制得具有多重響應(yīng)的水凝膠。

N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酸等共聚會(huì)破壞聚N異丙基丙烯酰胺原有的親疏水平衡，當(dāng)x(丙烯酸)超過1.3%時(shí)會(huì)使凝膠的溫度敏感性消失。X D Xu等人[26]將馬來酸酐與N異丙基丙烯酰胺反應(yīng)制得與異丙基丙烯酰胺結(jié)構(gòu)類似的異丙基馬來酸，將其與異丙基丙烯酰胺共聚制得pH、溫度敏感的凝膠。B L Guo等人[27]制備了羧甲基殼聚糖/聚N異丙基丙烯酰胺半互穿網(wǎng)絡(luò)pH、溫度敏感水凝膠。楊猛等人[28]通過外交聯(lián)方法制備了丙烯酸-馬來酸酐共聚物/聚乙二醇水凝膠，研究了該凝膠對(duì)pH值、離子強(qiáng)度的響應(yīng)行為。

9 結(jié)束語

綜上所述，智能水凝膠由于其親水性、吸水能力、無毒、生物相容性及獨(dú)特的智能響應(yīng)性等特點(diǎn)受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。水凝膠作為一種新型材料廣泛的應(yīng)用于農(nóng)林衛(wèi)生、生化化學(xué)、醫(yī)學(xué)醫(yī)藥等領(lǐng)域，而智能水凝膠由于其獨(dú)特的響應(yīng)性在傳感器、藥物傳輸、組織工程、酶的固載等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。天然高分子化合物為基底的水凝膠由于其來源經(jīng)濟(jì)、有良好的生物相容性和生物降解性能、極小的毒性，將成為智能水凝膠的發(fā)展方向。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] Richter A,Paschew G,Klatt S,et al.Review on hydrogel-based pH sensors and microsensors [J].Sensors,2008,8 (1):561-581.

[2] Ni H,Kawaguchi H,Endo T.Preparation of pH-sensitive hydrogel microspheres of poly(acrylamide-co-methacrylic acid) with sharp pH-volume transition [J].Colloid Polym Sci,2007,285 (7)：819-826.

[3] Liu HQ,Zhen M,Wu RH.Ionic-strength-and pH-responsive poly[acrylamide-co-(maleilc acid)] hydrogel nanofibers [J].Macromol Chem Phys,2007,208 (8)：874-880.

[4] Zhang YL,Xu L,Yi M,et al.Radiation synthesis of poly[(dimethylamino-ethylmethacrylate)-co-(diallyl dimethyl ammonium chloride)] hydrogels and its application as a carrier for notoginsenoside delivery [J].Eur Polym J,2006,42 (11)：2959-2967.

[5] Mazied NA,Ismail SA,Abou Taleb MF.Radiation synthesis of poly[(dimethyl-aminoethyl methacrylate)-co-(ethyleneglycol dimethacrylate)] hydrogels and its application as a carrier for anticancer delivery [J].Radiat Phys Chem,2009,78 (11)：899-905.

[6] Ni H,Kawaguchi H,Endo T.Preparation of amphoteric microgels of poly(acrylamide/methacrylic acid/dimethylamino ethylene methacrylate) with a novel pH-volume transition [J].Macromolecules,2007,40 (17)：6370-6376.

[7] Kozlovskaya V,Sukhishvili SA.Amphoteric hydrogel capsules：multiple encapsulation and release routes[J].Macromolecules,2006,39 (18)：6191-6199.

[8] Guo B,Yuan J,Yao L,et al.Preparation and release profiles of pH/ temperature-responsive carboxymethyl chitosan/P(2-(dimethylamino) ethyl methacrylate) semi-IPN amphoteric hydrogel [J].Colloid Polym Sci,2007,285 (6)：665-671.

[9] Katono H,Maruyama A,Sanui K,et al.Thermo-responsive swelling and drug release switching of interpenetrating polymer networks composed of poly(acrylamide-co-butyl methacrylate) and poly (acrylic acid) [J].J Controlled Release,1991,16：215-227.

[10] Aoki T,Kawashima M,Katono H,et al.Temperature-responsive interpenetrating polymer networks constructed with poly(acrylic acid) and poly(N,N-dimethylacrylamide) [J].Macromolecules,1994,27：947-952.

[11] Yang M,Liu C,Li ZY,et al.Temperature-responsive properties of poly(acrylic acid-co-acrylamide) hydrophobic association hydrogels with high mechanical strength [J].Macromolecules,2010,43 (24)：10645-10651.

[12] Chen JP,Cheng TH.Thermo-responsive chitosan-graft-poly(N-isopropyl acrylamide) injectable hydrogel for cultivation of chondrocytes and meniscus cells [J].Macromolecular Bioscience,2006,6 (12)：1026-1039.

[13] Liu WG,Zhang BQ,Lu WW,et al.A rapid temperature-responsive sol-gel reversible poly(N-isopropylacrylamide)-g-methylcellulose copolymer hydrogel [J].Biomaterials,2004,25 (15)：3005-3012.

[14] Mamada A,Tanaka T,Kungwatchakun D,et al.Photoinduced phase transition of gels [J].Macromolecules,1990,23 (5)：1517-1519.

[15] Tomatsu I,Hashidzume A Harada A.Photoresponsive hydrogel system using molecular recognition of alpha-cyclodextrin [J].Macromolecules,2005,38 (12)：5223-5227.

[16] Jabbari E,Tavakoli J,Sarvestani AS.Swelling characteristics of acrylic acid polyelectrolyte hydrogel in a dc electric field [J].Smart Materials & Structures,2007,16 (5)：1614-1620.

[17] Gao Y,Xu SM,Wu RL,et al.Preparation and characteristic of electric stimuli responsive hydrogel composed of polyvinyl alcohol/poly (sodium maleate-co-sodium acrylate) [J].J Appl Polym Sci,2008,107：391-395.

[18] Kim SJ,Kim HI,Shin SR,et al.Electrical behavior of chitosan and poly(hydroxyethyl methacrylate) hydrogel in the contact system [J].J Appl Polym Sci,2004,92 (2)：915-919.

[19] Kim SJ,Park SJ,Kim IY,et al.Electric stimuli responses to poly(vinyl alcohol)/chitosan interpenetrating polymer network hydrogel in NaCl solutions [J].J Appl Polym Sci,2002,86 (9)：2285-2289.

[20] Meenach SA,Anderson AA,Suthar M,et al.Biocompatibility analysis of magnetic hydrogel nanocomposites based on poly(N-isopropylacrylamide) and iron oxide [J].Journal of Biomedical Materials Research Part A,2009,91A (3)：903-909.

[21] Meenach SA,Hilt JZ,Anderson KW.Poly(ethylene glycol)-based magnetic hydrogel nanocomposites for hyperthermia cancer therapy [J].Acta Biomaterialia,2010,6 (3)：1039-1046.

[22] Zhao Y,Kang J,Tan TW.Salt-,pH-and temperature-responsive semi-interpenetrating polymer network hydrogel based on poly(aspartic acid) and poly(acrylic acid) [J].Polymer,2006,47 (22)：7702-7710.

[23] Lin HL,Sritham E,Lim S,et al.Synthesis and characterization of pH-and salt-sensitive hydrogel based on chemically modified poultry feather protein isolate [J].J Appl Polym Sci,2010,116 (1)：602-609.

[24] Ogoshi T,Takashima Y,Yamaguchi H,et al.Chemically-responsive sol-gel transition of supramolecular single-walled carbon nanotubes (SWNTs) hydrogel made by hybrids of SWNTs and cyclodextrins [J].J Am Chem Soc,2007,129 (16)：4878-4879.

[25] Kim JJ,Park K.Modulated insulin delivery from glucose-sensitive hydrogel dosage forms [J].J Controlled Release,2001,77 (1-2)：39-47.

[26] Xu XD,Zhang XZ,Cheng SX,et al.A strategy to introduce the pH sensitivity to temperature sensitive PNIPAAm hydrogels without weakening the thermosensitivity [J].Carbohydr Polym,2007,68 (3)：416-423.

[27] Guo BL,Gao QY,Preparation and properties of a pH/temperature-responsive carboxymethyl chitosan/poly(N-isopropyl acrylamide) semi-IPN hydrogel for oral delivery of drugs [J].Carbohydr Res,2007,342 (16)：2416-2422.

[28] Yang M,Liu BT,Gao G,et al.Poly (maleic anhydride-co-acrylic acid)/poly (ethylene glycol) hydrogels with pH-and ionicstrength responses[J].Chinese Journal of Polymer Science,2010,28 (6)：951-959.