《表1 智能水凝胶的分类、主要官能团、合成方法及响应方式》

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《智能水凝胶在分离分析中的应用研究进展》

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目前研究最为广泛的是温度响应性水凝胶，这一类水凝胶的单体通常带有亲水基团，并相连一个甲基、乙基或丙基，如N取代聚丙烯酰胺得到聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）、聚N，N-二乙基丙烯酰胺（PDEAM）、聚N-乙基甲基丙烯酰胺（PNEMAM）、聚N-乙烯基异丁酰胺（PNVIBAM）和聚N-乙烯基己内酰胺（PNVCa）等[2]。其中PNIPAM水凝胶的低临界相转变温度（LCST）接近人的生理温度和可调的特点，因此引起了人们极大的兴趣[3-4]。pH响应性水凝胶的分子骨架中往往含有大量易水解的基团，如羧酸、磺酸、伯胺、仲胺和季胺等，当外界的pH发生变化时，这些基团能产生不同程度的解离，水凝胶的内外离子产生浓度差，引起网络内氢键的生成或断裂，显示出水凝胶的pH敏感性[5]。光响应性水凝胶在受到光照下可发生体积相变，常见的是在温敏性材料中掺入感光分子，感光分子能将光能转化为热能，使水凝胶内温度发生改变，当温度达到材料的相转变温度时，水凝胶发生物理化学变化从而实现光敏感性[6]。生物分子响应性水凝胶则是模拟生命活动过程中的特定分子识别，能对特定的生物分子产生刺激响应性[7]。磁场响应性水凝胶是将磁性材料预埋在水凝胶中，在施加磁场时将诱发水凝胶发生形状或体积的变化[8]。电场响应性水凝胶在受到电场后，自由离子发生定向移动使得水凝胶内外离子浓度或水凝胶pH的重新分布，引起渗透压变化，导致水凝胶的体积或形状的改变，此类水凝胶主要应用于传感器、药物释放和防生材料等领域[9]。压力响应性水凝胶能随着外界压力变化出现体积相变现象，这种相变现象在低压下出现坍塌，在高压下出现溶胀[10]。对于具有压力和温敏双重响应性的水凝胶而言，水凝胶的LCST将随着压力的增加而上升，因此在常压恒温下处于收缩状态的水凝胶将随着压力的增加出现溶胀[11]。表1列举了各种类型智能水凝胶的主要基团、合成方法及响应方式。智能水凝胶具有独特的生物兼容性和响应性，因此在传感器、化学转换器、分子的分离分析、形状记忆开关和药物递送等方面具有广阔的应用前景。本文综述了智能水凝胶的制备方法，着重综述智能水凝胶在分离分析中的应用。