水凝膠是由親水性高分子交聯而成的三維網絡體系。由于存在交聯網絡,水凝膠可以溶脹和保有大量的水,水的吸收量與交聯度密切相關。作為近年來最火的生物材料之一,水凝膠具有化學和結構上的多種優良性能,其廣泛應用在醫療、工業、消費品、隱形眼鏡、膠黏劑、衛生用品等領域。但在臨床應用中,由于構成骨架剛性過強、動態性質差,多數水凝膠易引起變形和損壞,進而引起感染及炎癥的發生,為解決這一問題,自愈性水凝膠受到全球給各國研究者的關注。
自愈性水凝膠是指受到外部機械力引起的損傷和變形后能實現自我修復的水凝膠,具有良好的動態性質。自愈性水凝膠除具備傳統氣凝膠的優良性能外,還具有良好的自愈性、生物相容性、注射性、抗菌性以及可模仿活體組織等特點,其在生物醫學領域中表現出了良好的應用潛力。
根據制備方法不同,自愈性水凝膠可分為物理自愈性水凝膠和化學自愈性水凝膠,其中物理自愈性水凝膠主要通過離子鍵、氫鍵、疏水相互作用等來重建網絡,化學自愈性水凝膠主要是通過自由基聚合法、高分子功能基團反應法、加成縮合法等反應制得。
自愈性水凝膠的開發為自適性多功能智能新材料奠定了基礎,例如柔性仿生皮膚、再生性傷口敷料、組織再生工程、柔性電子設備等,同時伴隨科技技術進步,越來越多的高新技術應用到自愈性水凝膠研發生產中,例如3D打印技術。
根據新思界產業研究中心發布的《
2021-2025年全球自愈性水凝膠行業深度市場調研及重點區域研究報告》顯示,2020年,全球高分子水凝膠市場規模超過30億元。近年來,伴隨高分子水凝膠市場發展,自愈性水凝膠相關研究也在不斷深入,自愈性水凝膠制備方法日漸增多。但目前來看,由于大多數制備工藝復雜,自愈性水凝膠仍停留在實驗階段,尚未實現規模化生產與應用。
國內外從事研究自愈性水凝膠的機構和院校較多,包括麻省理工大學、意大利都靈理工大學、賓夕法尼亞大學、清華大學等。新思界
行業分析人士表示,自愈性水凝膠在生物醫學領域表現出了良好應用前景,基于其良好性能及應用前景,全球各國對自愈性水凝膠的研究在不斷深入,伴隨相關技術進步,未來自愈性水凝膠有望實現規模化生產及應用。