低場核磁技術研究水凝膠的保水性能

什么是水凝膠？

水凝膠（Hydrogel）是由親水性聚合物鏈通過化學或物理交聯(lián)而形成的三維網(wǎng)絡。它可以充分吸水而不溶于水，自身顯著溶脹的同時仍保持其原有的三維結(jié)構。水凝膠含有大量的水（可達90%），質(zhì)地柔軟，性狀可變，物理性質(zhì)與生物組織類似，具有優(yōu)異的生物相容性，可負載不同材料，包容性非常強，同時其力學性質(zhì)可調(diào)，是一類優(yōu)秀的生物材料。

水凝膠的分類

水凝膠有多種分類方式。根據(jù)材料來源可分為天然水凝膠（如透明質(zhì)酸、膠原蛋白、海藻酸鈉等）和人工合成水凝膠（如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等）。人體的許多組織（如肌肉、角膜、血管等）都可以歸為天然水凝膠，這也就使得水凝膠在生物醫(yī)學、人體組織方面有巨大的應用潛力。

水凝膠的應用

水凝膠生物相容性、生物可降解性、高吸水、保水的特性使其廣泛適用于環(huán)境工程、柔性傳感、電化學等許多領域，尤其是生物醫(yī)學領域，包括組織工程、藥物輸送系統(tǒng)、傷口敷料、生物傳感器、隱形眼鏡、人工細胞等，有著廣泛的應用。

水凝膠作為新型功能材料，具有高吸水保水性、生物相容性好、柔韌等特點，通過不同材料的選擇以及改性、復合等手段賦予其特定性能如自愈合性、環(huán)境響應特性等。因此，關于水凝膠的研究數(shù)不勝數(shù)。同時水凝膠及其衍生物在各個領域應用越來越廣泛，其研究價值絕不僅限于此，這也是其大火的原因。

水凝膠的保水性能

水凝膠因其優(yōu)異的柔性、親水性和生物相容性等特點在組織工程、傷口敷料、藥物輸送、柔性電子、智能器件、能源等領域應用廣泛。然而，由于水凝膠中含有大量水分，水分不可避免地蒸發(fā)，而導致水凝膠在空氣中逐漸脫水，造成水凝膠柔性、彈性等功能逐漸喪失，這已嚴重限制了水凝膠的實際應用。因此，提高水凝膠的保水性能對改善水凝膠的穩(wěn)定性、延長水凝膠的使用壽命、擴展水凝膠的實際應用具有重要意義。

低場核磁技術研究水凝膠的保水性能

低場核磁共振（LF-NMR）在研究基于水遷移率的聚合物網(wǎng)絡的水傳輸和微觀結(jié)構方面具有巨大潛力。與高分辨率核磁共振不同，低場核磁共振（LF-NMR）主要用于通過測量弛豫時間來闡明反映結(jié)構異質(zhì)性和相互作用的分子遷移率。研究表明，低場核磁共振（LF-NMR）是一種快速、無創(chuàng)、無損的測定水組分分布的方法。

對于水凝膠，不同環(huán)境中的水，如凝膠內(nèi)水或外水，可能表現(xiàn)出不同的弛豫性質(zhì)。T2組分對應的幅度可以定量并計算膨脹率。此外，基于T2值與水凝膠網(wǎng)絡網(wǎng)孔尺寸之間的比例關系，可以描繪溶脹過程中由于濃度效應引起的水凝膠網(wǎng)絡網(wǎng)孔尺寸變化。因此，低場核磁共振（LF-NMR）可以作為研究水凝膠溶脹過程中水的動態(tài)傳輸和微觀結(jié)構變化的有力工具。此外，低場核磁共振（LF-NMR）不需將水凝膠從溶脹體系中取出，即可直接原位測量水凝膠的T2分布。低場核磁技術是研究水凝膠的保水性能非常適用的一種技術。

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