水凝胶是由亲水性高分子交联而成的三维网络体系。由于存在交联网络,水凝胶可以溶胀和保有大量的水,水的吸收量与交联度密切相关。作为近年来最火的生物材料之一,水凝胶具有化学和结构上的多种优良性能,其广泛应用在医疗、工业、消费品、隐形眼镜、胶黏剂、卫生用品等领域。但在临床应用中,由于构成骨架刚性过强、动态性质差,多数水凝胶易引起变形和损坏,进而引起感染及炎症的发生,为解决这一问题,自愈性水凝胶受到全球给各国研究者的关注。
自愈性水凝胶是指受到外部机械力引起的损伤和变形后能实现自我修复的水凝胶,具有良好的动态性质。自愈性水凝胶除具备传统气凝胶的优良性能外,还具有良好的自愈性、生物相容性、注射性、抗菌性以及可模仿活体组织等特点,其在生物医学领域中表现出了良好的应用潜力。
根据制备方法不同,自愈性水凝胶可分为物理自愈性水凝胶和化学自愈性水凝胶,其中物理自愈性水凝胶主要通过离子键、氢键、疏水相互作用等来重建网络,化学自愈性水凝胶主要是通过自由基聚合法、高分子功能基团反应法、加成缩合法等反应制得。
自愈性水凝胶的开发为自适性多功能智能新材料奠定了基础,例如柔性仿生皮肤、再生性伤口敷料、组织再生工程、柔性电子设备等,同时伴随科技技术进步,越来越多的高新技术应用到自愈性水凝胶研发生产中,例如3D打印技术。
根据新思界产业研究中心发布的《
2021-2025年全球自愈性水凝胶行业深度市场调研及重点区域研究报告》显示,2020年,全球高分子水凝胶市场规模超过30亿元。近年来,伴随高分子水凝胶市场发展,自愈性水凝胶相关研究也在不断深入,自愈性水凝胶制备方法日渐增多。但目前来看,由于大多数制备工艺复杂,自愈性水凝胶仍停留在实验阶段,尚未实现规模化生产与应用。
国内外从事研究自愈性水凝胶的机构和院校较多,包括麻省理工大学、意大利都灵理工大学、宾夕法尼亚大学、清华大学等。新思界
行业分析人士表示,自愈性水凝胶在生物医学领域表现出了良好应用前景,基于其良好性能及应用前景,全球各国对自愈性水凝胶的研究在不断深入,伴随相关技术进步,未来自愈性水凝胶有望实现规模化生产及应用。