Page 15 - 《精细化工》2021年第5期
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第 5 期 刘长霞，等: 醛-亚胺-壳聚糖水凝胶的构筑及性能研究进展 ·869·
恢复，说明断裂面发生动态反应而不是简单的黏合。
如果继续增加香草醛的用量，凝胶 G′急剧增加，网
络结构紧密，高分子链被网络束缚，不能自由流动，
损伤处缺少“流动相”，失去自愈合能力。其他研究
也表明，高交联度的 CSB 水凝胶硬度大，失去弹性，
从而失去自愈合能力 [51] 。如前所述，增加交联点数
目可以调控凝胶速度和凝胶力学性能。KARIMI 等 [33]
利用 ZnPcTa 四元醛构筑的 CSB 水凝胶被切成两块，
15 min 后裂痕完全消失，愈合区域与未损伤区域无
明显差异。PEG-BA 与 DF-PEG 的 CSB 水凝胶比较，
前者自愈合速度明显加快，PEG-BA 交联的 CSB 水
凝胶条，5 min 便能成为一体 [37,41] 。LIU 等 [42] 利用氧
化脱支淀粉 DAP 交联壳聚糖制备了自愈合 CSB 水
凝胶。该水凝胶被切开，30 min 后愈合，1 h 后具有
强的拉伸能力。另外，在 3 mol/L 的 NaCl 溶液中，
该水凝胶 1 h 后也能发生愈合；在海水中，这种水
凝胶同样具有强的自愈合能力。
CSB 水凝胶的自愈合性能对外界环境刺激产生
响应。DING 等 [52] 利用氧化海藻酸钠 DAP 交联壳聚
糖制备了 pH 响应的自愈合 CSB 水凝胶。如果将该
水凝胶调节至酸性，亚胺键断裂，凝胶失去自修复
能力；再将其调节至中性，亚胺键重构，凝胶自修
复能力恢复，此过程可以循环多次。KO 等 [53] 在氧
图 5 高分子醛 CSB 水凝胶形成机理 [36,18] 化铁纳米粒子存在下，氧化透明质酸 DAP 交联乙二
Fig. 5 Formation mechanism of polymeric aldehydes [36,18] 醇壳聚糖得到自愈合水凝胶（GC/OHA/SPION）。将
柱状的 GC/OHA/SPION 凝胶在研钵中磨成碎片，然
2 CSB 水凝胶的性能 后放回圆柱形桶中，10 min 后凝胶形状恢复。利用
注射器挤压 GC/OHA/SPION 凝胶，可以形成多种形
2.1 自愈合性能 状的 3D 模型。在磁场作用下，3D 模型形状发生变
自愈合水凝胶是一种损伤后能自动恢复外形和 化，离开磁场形状立即恢复，这种变化可以重复多次。
性能的水凝胶 [48] 。自愈合水凝胶作为一种智能材料， CSB 水凝胶的自愈合性能不仅受交联剂的分子
在医疗、生物等领域具有十分广阔的应用前景。国 结构、交联点的数量和交联剂用量的影响，而且还
内外研究者从不同视角对自愈合水凝胶进行了总结 受外部环境因素的影响。将实验和理论计算结合，
评述 [49-51] 。由于动态亚胺键的可逆性和刺激响应性， 深入理解水凝胶自愈合的机理，优化自愈合的条件，
CSB 水凝胶被赋予了独特的自愈合性能。 提高自愈合水凝胶的机械强度和稳定性，是非常重
[49]
水凝胶的自愈合通常包括流动和修复两个过程 。 要的研究方向。
CSB 水凝胶的自愈合不仅需要动态亚胺键的自发断 2.2 药物缓释性能
裂和重建，而且需要凝胶具有合适的力学性能。XU 水凝胶可以对药物进行靶向释放，控制药物释
等 [21] 基于动态亚胺键和氢键杂交网络构筑了香草醛 放速率，从而提高药物的利用率，实现充分发挥药
CSB 自愈合水凝胶。结果表明，香草醛如果用量太 物疗效的目的 [54] 。通常，药物通过氢键作用、静电
少，凝胶机械强度差，没有应用价值；0.3 g 香草醛 作用、π-π 作用等非共价键作用锚定在水凝胶网络
交联 10 mL 质量浓度 5 g/L 壳聚糖溶液时，CSB 水 中，凝胶网络结构的变化可能影响药物释放行为。
凝胶的储能模量 G′为 18430 Pa，凝胶被切开后，5 h CSB 水凝胶亚胺键的可逆性和 pH 敏感性、壳聚糖
自愈合成整体。水凝胶中含有大量的水分，高分子 分子链的生物降解性等使凝胶网络结构破坏或侵
链具有流动性，损伤处产生的“流动相”填充裂缝， 蚀，便于药物分子释放 [55] ；CSB 水凝胶良好的溶胀
断裂的动态亚胺键无需外界刺激自发重构，完成自 性能及其 pH、温度响应性，使药物释放行为具有可
修复。流变学测试表明，自愈合后凝胶的储能模量 控性 [17,56] ；CSB 水凝胶的交联程度可以改变凝胶机
