有机硅水凝胶材料

高强高韧有机硅水凝胶的制备及性能调控

      水凝胶是一种由亲水性聚合物链组成的三维网络结构，含有高达90%~99%的水分，可以模拟自然的组织环境，为细胞生长和组织再生提供良好的基质。水凝胶在骨修复领域有着广泛的应用前景，可以作为骨组织工程的支架材料，促进骨缺损的内在愈合机制，也可以作为软骨组织工程的支架材料，增强软骨的力学性能和生物活性，近年来，科学家们开发了多种水凝胶材料，如明胶、壳聚糖、透明质酸、葡聚糖等，并通过不同的交联方式、药物载体、细胞封装等方法，提高了水凝胶的可注射性、自愈合性、抗菌性、抗氧化性和成骨诱导能力。硅是自然界中最丰富的元素之一，也是人体生理包括骨代谢的重要微量营养素。研究表明，硅的摄入量与男性和绝经前女性臀部的骨矿物质密度呈正相关，这表明男性和年轻女性膳食中硅的摄入量较高对骨骼健康具有有益影响，先前的动物研究表明，硅消耗会減弱细胞外基质的发育和减少羟基磷灰石的形成。

       硅还被证明在胶原蛋白和糖胺聚糖的交联和稳定中发挥结构作用。实现骨诱导性和生物活性的方法通常依赖于无机和疏水材料的结合，特别是生物活性玻璃、羟基磷灰石、介孔二氧化硅和硅酸盐黏土等含硅的纳米材料。然而将他们混合进入前驱体中制备的硅水凝胶经常带来降解困难、低断裂韧性、有限或低吸收率以及缺乏理想的孔隙特征等一系列问题，甚至这些纳米材料具有一定的毒性，危害人体健康。将有机硅聚合物引入传统的有机水凝胶中来获得具有生物活性、骨诱导性和增强机械性能的有机硅水凝胶是极具价值的方案。