2.1.刺激響應(yīng)性光子晶體
如圖4 所示，PNIPAM基水凝膠可以構(gòu)建膠體晶體、反蛋白石結(jié)構(gòu)、布拉格堆積結(jié)構(gòu)及標準具等光子晶體結(jié)構(gòu) 。在溫度刺激下，PNIPAM基水凝膠會發(fā)生溶脹及收縮，會改變光子晶體的周期排列，導(dǎo)致光子晶體的光子帶隙與顏色的變化 。
圖4 利用PNIPAM基水凝膠制備的光子晶體結(jié)構(gòu)：膠體晶體、反蛋白石結(jié)構(gòu)、布拉格堆積及標準具
2.2.智能窗戶
當溫度在LCST特征溫度附近變化時，PNIPAM基水凝膠的透光性會發(fā)生變化 。利用這一特性制備的PNIPAM基水凝膠智能窗戶，能夠調(diào)控光的透過率，實現(xiàn)對太陽能的調(diào)制 。如圖5所示，將光熱材料結(jié)合到PNIPAM水凝膠中可以制備適應(yīng)氣候變化的智能窗戶，該窗戶可以主動阻擋強烈的陽光 。
圖5.復(fù)合光熱轉(zhuǎn)化劑構(gòu)建的具有氣候適應(yīng)性的PNIPAM基水凝膠智能窗戶
3.PNIPAM基水凝膠在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用
由于PNIPAM基水凝膠的LCST接近人體體溫，因此從生理學(xué)角度來看，它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有強大的吸引力 。另外，PNIPAM基智能水凝膠還具有較高的含水量、可變形性以及與其他聚合物共聚、促進細胞生長的能力，也促進了其在藥物輸送和組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用 。
3.1.藥物輸送
在高于LCST的溫度下，PNIPAM聚合物鏈中異丙基之間的分子內(nèi)和分子間疏水作用可以實現(xiàn)PNIPAM的熱誘導(dǎo)物理交聯(lián)，從而制備可注射性水凝膠藥物載體 。如圖6所示，通過與可降解的組分進行共聚，能夠?qū)崿F(xiàn)PNIPAM基水凝膠的降解，促進藥物的釋放 。
圖6.兼顧可注射性與生物降解性的PNIPAM基智能水凝膠藥物載體
3.2.組織工程
在組織工程領(lǐng)域，PNIPAM基水凝膠既可以作為細胞支架使用，也可以用于細胞薄片技術(shù) 。在作為細胞支架使用時，一般需要對其進行修飾，獲得生物相容性及降解性；在制備細胞薄片時,利用溫度變化時PNIPAM基水凝膠的親疏水性變化可以實現(xiàn)細胞薄片的吸附與脫出 。
4.結(jié)論與展望
PNIPAM基智能水凝膠在眾多領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出了極大的應(yīng)用前景，但是為了實現(xiàn)其商業(yè)應(yīng)用，在響應(yīng)速度、機械強度、精確定位等方面還需要進一步的提升 。此外，結(jié)合仿生技術(shù)，有望制備具有新型結(jié)構(gòu)的PNIPAM基智能水凝膠，全面實現(xiàn)智能仿生；除此之外，通過多功能的復(fù)合，也可以進一步推動其在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用 。

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