刺激响应型高分子材料综述
刺激-响应型高分子材料的应用
摘要：响应型高分子材料通过调节离子、分子的运输，改变润湿性，附着一些不同的材料，或是将化学和生物的新号转化成光、电、热和力学信号（反之亦然），可以适应周围的环境。
这些材料在载药、诊断、生物组织工程和智能光学系统，以及生物传感，微电子系统，染料和纺织等众多领域中正越来越多的发挥着重要作用。
我们综述了自组装形成的纳米结构的刺激-响应型高分子材料应用中的最新进展和挑战。
我们也提出了新兴发展的关键性轮廓。
为维持生命和保持生物功能，自然需要选择性地制备能够提供特殊化学功能和结构的分子组装和界面，它们能够改变环境。
合成的高分子材料（图1）具有非常相似属性，准备用于各种应用，例如功能上类似于自然界面的响应性的生物界面，药物缓释，能够对环境有响应或相互作用的涂料，和肌肉活动相似的复合材料，应用于很小浓度分析的传感器的薄膜和粒子。
本文主要关注刺激-响应型的分子纳米结构，他们有能力发生结构和化学变化，以应对接收的外部信号。
这些变化伴随着聚合物许多物理性质的变化。
信号来自于材料环境的变化，例如温度、化学组成或作用力的变化，它也可以通过光照或受到电场、磁场的作用而触发。
这里，我们只分析薄膜和纳米粒子中刺激-响应型纳米结构高分子材料和体系应用的最近进展（即过去的5年里），这些体系可以用图1总结。
我们讨论了二维（膜）和三维结构（粒子和组装体）的刺激-响应型。
然后，我们看了看每种类型的刺激中这些基本的方法是如何应用的。
最后，指出了这些复杂体系理论和模型以及未来发展中的挑战。
Reconstructable surfaces and applications
重建的表面及应用
改造的表面变化它们的润湿性和渗透性，以及它们的粘合性，吸附性，力学和光学性质。
新兴的应用扩展至粘合性和润湿性，外观和透明度可控的材料，快速释放化学品的涂料以及自愈型的涂料。
Principal architectures and mechanisms.
主要的构架和机理
改造的表面可分为以下几类：
（1）polymer surfaces formed spontaneously in bulk polymer materials
本体高分子材料自发形成的高分子表面
（2）grafted polymer thin films (here referred to as polymer brushes);
接枝高分子薄膜（相当于聚合物刷）
（3）thin films of polymer networks
聚合物网络薄膜
（4）self-assembled multilayered thin films
自组装形成的多层薄膜
本体高分子材料形成的薄膜通常导致较长的响应时间（几分钟到十几个小时），在此期间，聚合物成分从本体迁移到表面，或是在本地重排，降低了表面张力。
这一响应所持续的时间对于许多应用都太缓慢。
通过一个薄薄的聚合物-膜涂层可以实现一个不改变本体高分子力学性质的快速响应。
通过使用新的设计技术，现在薄膜的响应时间可以调整秒到小时。
聚合物刷
涉及大分子的刺激-响应型薄膜的一个具体的例子是在一个表面上进行接枝
密度足够高的化学接枝，因此聚合物链经历体积排斥，采取伸展构象（也就是聚合物刷，图2a-c）。
聚合物刷的行为由单层中高分子链之间的强静电斥力，熵以及由于不可逆接枝的约束共同决定。
在聚合物刷中通过外部刺激可逆切换的发现为适应性和响应性界面的制造提供了令人兴奋的可能。
均一的刷、有图案的刷以及渐变的刷（刷的接枝密度或化学组成在样品的表面逐渐向一个或两个方向变化）已经用于在平面或曲面（例如，纳米粒子）上响应型薄膜的生产。
对于单一组成的均聚物刷（图2a），响应行为源于接枝的聚合物链的性质和它的接枝密度。
刷环境的各种变化是用来触发刷性质的重构和变化。
例如，PNIPAM刷具有低临界溶解温度，由于溶剂和温度的变化而经历相变。
聚电解质刷对交替的离子强度和pH变化会有大的构象响应，反而一些两性离子化具有高临界溶解温度，它的润湿性会随着温度而变化（图2d）。
这些变化是可逆的，因此这些材料可以来回地维持几个转换。
嵌段聚合物刷的响应行为是基于不同嵌段的相分离，尤其是当溶剂和每一个嵌段的作用存在很大的不同时不同。
模型，模拟和理论上的挑战
刺激响应型高分子体系的结构取决于非键相互作用、大分子的构象熵，以及来自不可逆接枝和形成网络的约束，或是基底几何结构之间的微秒相互作用。
对这些集体现象的描述需要一种粗粒度方法（一种计算方法）。
标度和自洽场理论以及粒子模拟和粗粒度模型一起被用于研究，尤其是，高分子刷、聚电解质层和多组分凝胶相分离。
尽管标准的粗粒度模型和系统的粗粒度程序可用于简单的体系，刺激-响应型多组分体系在溶液中的粗粒度模型的发展仍处于初级阶段。
为实际应用，在外部刺激存在时，结构变化的动力学是最相关的。
尽管这是设计具有快速响应时间体系的先决条件，但是有时候在相关的实验时间尺度仍旧不清楚是否可以达到平衡。
因此，动力学可以指导观察到的结构。
对外部刺激而响应的一时的重排的研究才刚刚开始。
Molecular modelling of responsive polymer layers.
响应性聚合物层的分子模拟
响应性聚合物层的一个重要方面是存在于链构象、特殊的分子内和分子间相互作用以及聚合物层内可能的可逆的化学反应之间的耦合。
基本的想法是在利用平均场近似处理分子间相互作用时，尽可能考虑每个分子和更多分子细节。
这种方法同时预测了热力学性质和结构性质，并且可以将各种不同的相互作用，氢键以及体系所存在的化学反应进行合并。
聚合物分子水平的细节包括允许用密度泛函理论和分子平均场理论来详尽地描述层的结构。
这些方法主要的区别在于处理分子的细节上。
事实上，他们在一定程度上是等价的。
这些方法表现出良好的预测能力，但是他们也存在一些缺陷，比如缺少分子间的相关性和假设体系是横向均一的，因此不能处理表面区域。
同时，包含静电相互作用的平均场方法在一些情况下是有问题的。
Particle-based simulations of large 3D assemblies.
大的三维组装体的粒子模拟
粒子模型的计算机模拟需要大量的计算机资源。
为研究大的、三维体系的自组装和相分离，设计了软电位的粗粒度模型。
在这些模型中，排除体积的缺失允许表示几个原子的质心的小珠子重叠。
因此，可以描述和实验上大的聚合度不变
的以及实际波动的体系。
软相互作用可以是成对的（例如，耗散粒子-动力学模型）也可以采用密度泛函模型，使得和分子、平均场以及多组分体系的动力学密切相关。
这些模型已经用于混合高分子刷的研究。
未来的发展方向
响应型高分子体系可以用于各种应用，例如可控表面和粘合剂，适应环境的防护涂层，人造肌肉，传感器以及载药。
生物化学，环境科学和生物医学仅仅是重要应用领域的几个例子，刺激响应型高分子材料还有更大的发展空间。
事实上，开发对生物化学信和通常出现在纳摩尔浓度以下的生物指标有响应的复杂体系是一个挑战。
这样的体系需要响应型的粒子具有复杂的、分层的结构以适应各种可能的机制。
分层结构（例如，层次划分）同样对接受信号和通过改变材料性质的来响应的功能进行分离的体系的发展很重要。
因为，在某些情况下，刺激所引起的变化可能干扰材料性质所预期的变化。
在生命体系中，自然界广泛采用分区规则，半透膜将各个小室的动态变化分开。
刺激-响应型材料中这样的组织将为材料的可设计性以及复杂响应提供更大的机会
另一个挑战是开发以一种智能的方式可以对多种刺激响应的体系。
尽管最近已经报道了比如像生物计算体系和表面编码集成的纳米簇等例子，在粒子实际应用之前还需要做很多。
一个重要的挑战是几乎所有的有机体系适合长期稳定性和耐久性。
响应型体系可以相对低成本地引入更多产品，因为通常只需要很薄的涂层（纳米厚度）。
增加这样功能性的涂层可以显著地提高产品的价值。
智能高分子及水凝胶的响应性及其应用
2、挑战
2、挑战
仿生智能高分子水凝胶材料仍面临以下挑战：首先，材料的物理化学性质需 要进一步优化，以提高其生物相容性和细胞黏附性；其次，材料的机械性能需要 进一步提高，以适应更为复杂和严苛的应用环境；最后，材料的降解性能需要进 一步调控，从而实现材料的可降解性和生物相容性的平衡。
3、未来发展方向
智能高分子及水凝胶的响应 性及其应用
01 引言
03 应用领域
目录
02 响应性分析 04 参考内容
引言
引言
智能高分子和水凝胶是一类能够对外界刺激产生响应的特殊材料。它们具备 优越的适应性、敏感性和智能性，因此被广泛应用于各个领域。本次演示将重点 探讨智能高分子和水凝胶的响应性及其在组织工程、药物传输、传感器和结构改 性等方面的应用，并对未来发展进行展望。
五、结论
五、结论
仿生智能高分子水凝胶材料的设计制备及其生物应用具有重要的意义。这种 材料具有良好的生物相容性、细胞黏附性和智能响应性，可以作为药物载体、细 胞培养基质和组织工程支架等。未来，随着科学技术的不断发展和进步，仿生智 能高分子水凝胶材料将有望在生物医学领域发挥更为重要的作用。
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4、结构改性
2、拓展刺激种类：目前，大多数智能高分子和水凝胶主要对一种刺激产生响 应。未来可以研究能够同时对多种刺激产生响应的材料，提高其应用范围。
4、结构改性
3、实现多级响应：未来的智能高分子和水凝胶可以实现在不同层次上的响应， 例如微观结构和宏观形状的双重响应。这将有助于进一步拓展其应用领域，例如 在软机器人制造和仿生工程中发挥作用。
三、仿生智能高分子水凝胶材料 的生物应用
1、细胞培养
1、细胞培养
仿生智能高分子水凝胶材料可以作为细胞培养基质，提供细胞生长所需的营 养和环境。这种材料可以模拟生物组织的结构和功能，有利于细胞的黏附、增殖 和分化。同时，通过调节材料的物理化学性质，可以控制细胞的生长和分化，从 而应用于药物筛选和疾病治疗研究。
高分子智能材料全解课件
酸碱性质
配位性质
一些高分子智能材料可以与金属离子 发生配位反应，可以用于制备金属配 合物和催化剂等。
一些高分子智能材料具有酸碱性质， 可以用于制备离子交换树脂和酸碱传 感器等。
热学性质
1 2 3
热稳定性 高分子智能材料的热稳定性与其分子链结构和聚 集态结构密切相关，一些高分子智能材料可以在 高温下保持稳定的性能。
历史与发展
历史
高分子智能材料的研究始于20世纪80年代，随着材料科学、 物理学、化学等学科的发展，高分子智能材料逐渐成为研究 的热点。
发展
近年来，高分子智能材料在传感器、驱动器、智能复合材料 等领域的应用不断拓展，为未来智能化、多功能化的发展提 供了重要支撑。
特点与优势
特点
高分子智能材料具有感知、响应和自适应能力，能够对外界环境或刺激因素作出 快速、灵敏的响应，并表现出良好的稳定性和可重复性。
高分子智能材料全解课件
• 高分子智能材料的概述 • 高分子智能材料的挑战与解决方
01
高分子智能材料的概述
定义与分类
定义
高分子智能材料是指具有感知、响应 和自适应能力的功能材料，能够对外 界环境或刺激因素作出响应，并表现 出一定的智能行为。
分类
根据其响应方式和功能特点，高分子 智能材料可分为刺激响应型、自适应 型和生物仿生型等。
辐射接枝
利用辐射引发高分子智能材料表面上 的自由基，与其它单体进行接枝聚合。
化学镀
在高分子智能材料表面沉积金属或非 金属镀层，提高其导电性、耐腐蚀性 等性能。
04
高分子智能材料的应用领域
电子信息领域
电子信息领域是高分子智能材料应用的重要领域之一。高分子智能材料在电子信息领域中主要用于制 造电子元件、电路板、传感器、执行器等。它们具有优异的电性能、稳定性、耐高温和耐腐蚀等特性， 能够满足电子信息领域对高性能材料的需求。
第9章 智能高分子材料ppt课件
美国麻省理工学院田中丰一教授早在1975年就发现，当 冷却聚丙烯酰胺凝胶时，凝胶可由透明逐渐变得混浊；加 热凝胶时，它又转为透明。这类可逆过程与聚合物网络的 体积相转变有关。他进一步将离子化的部分水解聚丙烯酰 胺凝胶置于水-丙酮溶液中，发现溶剂浓度或温度的微小变 化可使凝胶突然溶胀到原来尺寸的数倍或收缩成紧缩的物 质。田中丰一的这一发现开辟了一个新的研究领域——“灵 巧凝胶”或“智能凝胶”。
这类凝胶球的体积脉冲变化和心脏的 跳动颇为相似。用显微镜观察条状凝 胶(1 mm×1 mm×20 mm)可看到数十 微米尺度的振荡。历时约5 min的化学 振荡在凝胶内可诱发连续的化学波， 使凝胶长度方向上的颜色发生变化， 每次振荡形成的图案等速迁移6 mm。 人们期望将此系统用于微驱动元件、 微泵及与细胞循环或人生物律动同步 的系统。
该智能水凝胶以液状滴入眼后响应眼内的较高温度变得粘稠， 又由于具有对剪切的敏感性，当每次眨眼时又变成流体状，从 而在眼内完全铺展开，保持药物释放数小时。
21
9.4.3.2仿分泌颗粒体释放 分泌细胞含有由聚阴离子网络组成的亚微颗粒体，在水合
氢离子和弱碱性阳离子存在时收缩。作为许多颗粒体结合内源 介体(如组胺、5-羟色胺和蛋白酶)的渗透内存载体，该网络被 埋于脂质膜中。细胞颗粒体响应外界生物化学信号时可分泌此 类物质。
胆甾醇印迹聚合物
葡萄糖敏感P(MMA-g-PEG)凝胶作用机理 15
9.3.2.3振荡反应响应
日本学者开发了响应内源刺激的凝胶。他们将典型 的振荡反应——பைடு நூலகம்elousov-Zhabotinsky(Bz)反应催化 剂钌以三(2，2’-双吡啶) 钌(Ru(bpy)3 )的乙烯基取代 衍生物形式引入到温敏性聚异-丙基丙烯酰胺 (PNIPAAm )凝胶中制备了自振荡凝胶。
敏感性高分子及水凝胶
敏感性高分子及水凝胶敏感性高分子及水凝胶摘要：本文介绍了几类敏感性高分子及其水凝胶。
主要包括pH 敏感水凝胶、温度敏感水凝胶、温度及pH 双重响应水凝胶、光响应水凝胶、磁场响应水凝胶等的性质及其研究进展。
简要介绍了敏感性高分子及其水凝胶的性质、制备方法、应用及其发展前景。
1 引言近年来，随着信息，生命，环境，航空航天等领域科学技术的飞速发展，人们对材料性能的要求越来越高。
因此，一批性能特异的新功能材料相继问世，敏感性材料就是其中的一类。
对环境具有可感知，可响应，并具有功能发现能力的高分子和水凝胶被称之为环境敏感性高分子（environment sensitive polymers）和环境敏感性水凝胶（environment sensitive hydro gels）[ 1]。
与传统的高分子和水凝胶不同，这类高分子和水凝胶的某些物理或化学性质可因环境条件的变化而发生突变。
因此，这类高分子也被称为“刺激响应性高分子（stimuli-responsive polymers）”、“灵巧性高分子(smart polymers)”或“智能性高分子（intelligent polymers）”,相应的水凝胶被称为“刺激响应性水凝胶（stimuli-responsive hydro gels）”、“灵巧性水凝胶（smart hydro gels）” 和“智能性水凝胶（intelligent hydro gels）”[2]。
与高分子不同，凝胶是一类可保持一定几何外形，同时具有固体和液体某些性质的胶体分散体系。
它是软物质（soft materials）存在的一种重要形式，是介于固体和液体之间的一种物质形态。
凝胶体系由胶凝剂（gelators）所形成的三维网络结构和固定于其中的大量溶剂组成。
敏感性水凝胶[3] 是一种亲水性高分子交联网络,它能够感知外界环境的微小变化(例如温度、pH、离子强度、光、电场和磁场等) ,并通过自身体积的膨胀和收缩来响应外界的刺激. 敏感性水凝胶的上述特点使其在药物控制释放、物质分离提纯、活性酶包埋和生物材料培养等方面有广泛应用前景。
高分子材料的智能响应与控制研究
高分子材料的智能响应与控制研究高分子材料作为一种重要的材料类别，具有广泛应用领域和巨大潜力。
随着科技的进步，人们对高分子材料的要求也越来越高，希望能够通过智能响应与控制来实现其更多的应用。
本文将探讨高分子材料的智能响应与控制的研究进展，以及未来的发展方向。
一、智能响应材料的定义与分类智能响应材料是指在外界刺激下能够产生特定响应的材料。
根据其响应方式和机制的不同，可以将智能响应材料分为四大类：机械响应、热响应、光响应和化学响应。
机械响应材料是指在外力刺激下能够发生形变或产生力的材料；热响应材料是指在温度变化下能够发生形变或产生力的材料；光响应材料是指在光照条件下能够发生形变或产生力的材料；化学响应材料是指在特定化学环境下能够发生形变或产生力的材料。
二、高分子材料的智能响应与控制研究进展1. 机械响应高分子材料的机械响应研究主要集中在智能材料的开发和应用方面。
通过设计合适的结构和添加适量的外界刺激，可以使高分子材料在机械上产生变形或产生力，从而实现特定功能。
例如，在机械领域，高分子材料被应用于自修复、变色和形状记忆等方面。
2. 热响应高分子材料的热响应研究主要集中在热致形状记忆聚合物和热敏性高分子材料方面。
热致形状记忆聚合物能够在特定温度下发生可逆性形状变化，具有良好的形状记忆效应。
而热敏性高分子材料则能够在温度改变时呈现出不同的物理性质，如溶胀、形状变化等。
3. 光响应高分子材料的光响应研究主要涉及到光致形状记忆聚合物和光敏性高分子材料。
光致形状记忆聚合物的形状记忆效应是通过受光引发的光化学反应来实现的。
光敏性高分子材料能够在特定波长的光照下发生形变或产生力。
4. 化学响应高分子材料的化学响应研究主要涉及到化学刺激响应材料和生物相容性高分子材料。
化学刺激响应材料能够在特定化学环境下发生形变或产生力，具有良好的响应性和选择性。
生物相容性高分子材料能够在生物体内发生形变或产生力，被广泛应用于生物医学领域。
高分子智能材料全解PPT课件
传感器分类
按输入量、输出量、工作原理、能量关系等分类 。
传感器基本原理
利用物理效应、化学效应或生物效应，将被测量 转换为电量。
高分子智能材料在传感器中作用机制
敏感元件
高分子材料作为敏感元件，能够感知被测量的变化并产生响应。
转换元件
将敏感元件产生的响应转换为电量输出。
• 高分子智能材料在高端制造和智能制造中的应用：高分子智能材料在高端制造 和智能制造领域具有广阔的应用前景，如智能传感器、智能执行器、智能机器 人等，将为现代制造业的发展注入新的活力。
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应用领域及前景展望
应用领域
高分子智能材料在传感器、驱动器、智能纺织品、生物医学、环保等领域具有 广泛的应用前景。
前景展望
随着科技的进步和需求的增长，高分子智能材料的应用领域将不断拓展，同时 对其性能的要求也将不断提高。未来，高分子智能材料将在智能化、多功能化 、环保化等方面取得更大的突破和发展。
02
控的释放行为等。
03
实践举例
列举几个成功应用高分子材料作为药物控释载体的案例，并分析其设计
思路和应用效果。
组织工程支架材料研究进展
组织工程支架材料的作用及要求
阐述组织工程支架材料在组织工程中的作用和所需满足的要求，如良好的生物相容性、适 当的机械性能等。
高分子材料在组织工程支架中的应用
分析高分子材料作为组织工程支架材料的优点和应用现状，如可降解高分子材料、水凝胶 等。
无免疫原性等。
安全性问题及对策
03
探讨高分子材料在生物医学应用中可能存在的安全性
问题，如毒性、致癌性等，并提出相应的解决策略。
高分子水凝胶综述
高分子水凝胶综述摘要在这篇综述中，笔者以高分子水凝胶为探究的领域，围绕其产生、发展、应用等诸方面，浅层次地加以论述。
论文大体的探讨方式是这样：首先以高分子水凝胶的出现为基点，考察其定义的由来以及与吸水树脂之间的关系；然后以高分子水凝胶潜在应用价值的属性为导向线，对其进行分类，讨论相应的制备方法和水凝胶性能各类表征方法；接着突出强调环境敏感性水凝胶的制备及响应原理；而水凝胶实际应用及缺陷则作为最后系统概括。
关键词：高分子水凝胶应用性能制备产生、定义与比较高分子水凝胶的合成可以追溯到20世纪50年代后期，Wichterle和Lim合成了第一个医用甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶[1]。
对于高分子水凝胶的定义，各个文献报道的都很接近，即由带有化学或物理交联的亲水性高分子链形成的三维固体网络[2]，在水环境下高分子水凝胶能够发生吸水溶胀，甚至有的吸水能超过其自重好多倍（图1）图1凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较（左侧为吸水溶胀后，右侧为吸水溶胀前）同时，笔者发现，高分子水凝胶与吸水树脂之间的关联需要被加以认知。
吸水树脂本身就是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团，能吸收大量水分而又能保持水分不外流。
当水分子通过扩散作用及毛细作用进入到树脂中时，形成的树脂即称为高分子水凝胶。
也就是说，吸水树脂是高分子水凝胶的前身，且当树脂经吸水后才成为水凝胶。
此外，对于高分子水凝胶的吸水并且保水的机理也需要加以阐述。
从化学结构上来分析，凝胶是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。
在凝胶的交联网格里，必然存在很多疏水性基团朝外，亲水性基团朝里的结构，在这样的结构下，亲水性基团与水分子以氢键等方式进行结合，疏水性基团在外头形成的屏障可以有效地间隔不同的内亲水网格，起到容纳水分子容器的作用（图2）。
OOH R O H R OO H R O OH RO OH R O OHR OOH OHH图2 凝胶保持水分子示意图图2中，右下侧的疏水性基团是朝内的，这表明凝胶亲水性网格结构内部也是含有非亲水性基团的；而水分子与亲水链上的氧之间形成了氢键。
智能药用高分子材料
Tankertanker Design
班级： 学号：
姓名：
高分子材料
Tankertanker Design
高分子材料。
外界环境刺激因素有：
温度、pH、压力、声波、离子、电场、溶剂和磁 场等，对这些刺激因素产生有效响应的智能高分 子物质自身性质，如相、形状、光学、力学、电 场、表面积、反应度和识别性能等随之变化。
Tankertanker Design
Tankertanker Design
目录 CONTENTS
智能高分子凝胶
可生物降解的聚酯类
缓释抗肿瘤药物能延长药物在肿瘤细胞
内的停留时间，减慢肿瘤的生长，与游离药物 相比，延长了肿瘤患者的存活时间。
Tankertanker Design
Tankertanker Design
半合成的智能高分子材料
Tankertanker Design
作为药物载体的半合成高分子材料多系纤维素衍生物，其 特点是毒性小、黏度大和成盐后溶解度增大。 囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖 纤维素类衍生物作为药用辅料，在缓释药物制剂的生产和 开发中具有非常重要的作用，己广泛应用在各种药物的载体， 控制药物在人体内的释放速率。即要求在一定的时间范围内按 设定的速率在体内缓慢释放，以达到有效治疗的目的。 囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖囖 采用适宜的纤维素类衍生物辅料与工艺将药物制成缓释制 剂，可增加药物吸收程度、稳定血药浓度、降低毒副作用、减 少服药次数、提高药效，并力求以最小剂量发挥最大疗效。
Tankertanker Design
Tankertanker Design
Tankertanker Design
天然智能高分子材料
刺激响应型功能聚合物的合成及应用_尤树森
·2200·
化
学
进
展
第 24 卷
物形成 的 胶 束， 其 中 的 P2VP 段 具 有 pH 敏 感 性， 当 pH 大于 5 时胶束体积膨 胀， 当 pH 小 于 5 时 胶 束 体 积缩小 。 Fréchet 等
［14 ，57］
合成了链端功能团为缩醛
的树枝状 聚 合 物， 在 pH 减 小 时， 缩醛水解后生成 — OH ， 如图 1 所示， 使得聚合物从油溶性变成水溶 性， 这种 pH 敏 感 的 特 性 有 利 于 该 聚 合 物 作 为 药 物 载体时， 有效控制药物释放， 因此在生物医药领域具 有良好的应用前景 。 Jon 等
和可逆加成 -断裂链转 移
是最常用的聚合方法 。
刺 激 响 应 型 聚 合 物 属 于 功 能 聚 合 物 中 的 一 种， 多为双亲性结构， 在水中可生成形态各异的聚集体，
［10 — 18］ 、 该类 聚 集 体 在 外 界 环 境 刺 激 下， 如 pH 温
图1 Fig． 1
pH 响应型树枝状聚合物以及应用于药物释放的原理［14］ pH responsive dendrimers and the mechanism of drug release［14］
Synthesis and Applications of StimulusResponsive Functional Polymers
You Shusen Yang Wantai Yin Meizhen ＊ ＊
（ State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering ，Key Laboratory of Carbon Fibers and Functional Polymers ，Ministry of Education ，Beijing University of Chemical Technology ，100029 Beijing ，China ） Abstract Stimulus-responsive ，or ‘smart ’ ，polymers belong to the classes of functional polymers． There is a
智能与新型功能高分子材料
智能生物医用功能高分子材料摘要：智能高分子材料能够响应外界环境的微小刺激，引起自身构象，极性，相结构，组成结构等物理化学变化，表现出“智能”的特性，已被广泛应用于生物医学和纳米技术领域。
文中将以智能水凝胶体系，智能载药体系和智能识别体系为例，综述智能高分子材料在生物医学上的研究进展，以及我国近年来的研究情况和存在的问题，并展望其应用前景，了解智能生物医用功能高分子材料。
关键词：功能高分子材料、智能、生物医用高分子材料。
1. 引言智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，所以被定义为“能感知环境变化并随外部条件的变化，通过自我判断和结论，进行相应动作的高分子材料”。
为了实现这样的高分子材料的合成，高分子材料必须具备感知特定的外界刺激和自身内部状态变化并坐车响应的功能以及响应速度快，外界刺激撤除后恢复自我的能力，其特性决定于分子结果的复杂性与多样性，以此决定了智能化⑴。
由蛋白质，多糖，核酸等生物高分子所构筑的生物体系，能够精确地响应外界环境微小的变化，而行使其相应的生物学功能（如单个细胞的生命活动）。
许多合成高分子也具有类似的外界刺激响应性质，而且已经被广泛研究用于智能或仿生体系，特别是在生物医学方面，可用于药物控制释放，生物分离，生物分子诊断，生物传感器和组织工程等领域。
常见的刺激敏感型高分子材料有温度敏感，pH敏感，光敏感，电敏感，生物活性分子敏感等，以及混合敏感型。
本文将着重介绍智能水凝胶体系，智能纳米载药体系，以及智能识别体系。
含智能响应高分子的水凝胶，能够响应外界环境的刺激，呈现收缩-溶胀的体积变化，或者Sol-GeI的相转变，能够用于组织工程，生物传感器和药物控制释放等⑵o智能载药体系以载药高分子纳米粒子（包括胶束，微囊等）为例，在外界刺激下，能够使纳米粒子形变、分散（胶束，微囊），或溶胀、收缩（微凝胶，核/壳交联的粒子），从而实现在病灶部位定点，持续性的控制释放［3,4］。