超彈性環氧水凝膠的製作方法

2023-07-02 03:09:16 2

專利名稱：超彈性環氧水凝膠的製作方法
技術領域：
本發明涉及水凝膠，更具體地涉及改進的彈性環氧水凝膠聚合物及其應用。
背景技術：
水凝膠是一類非水溶性的聚合物鏈產品。水凝膠為高吸收性的高分子材 料，可用於生物醫學等各種領域。

發明內容
本發明通過提供由聚醚胺與聚縮水甘油醚反應生成的獨特超彈性環氧水 凝膠聚合物，改善了水凝膠聚合物，由此得到的聚合物為一種具有各種用途的 超彈性水凝膠。


從以下詳細說明結合附圖可看出本發明進一步的特點和優勢，其中數字代
表相應的部件
圖1是根據本發明一種實施方式的光活化聚合物凝膠基致動器(actuator) 結構的透視圖2是根據本發明製造的致動器元件的透視圖。
具體實施例方式
本發明的環氧水凝膠可通過將醚反應物如聚乙二醇二縮水甘油醚和聚氧 化烯胺(polyoxyalkyleneamines，端胺基聚醚)與水按比例混合，由此產生水性聚合材料而製得。尤其優選的是例如商業可得到的亨斯邁公司的商標為
JEFFAMINE⑧的聚氧化烯胺，和其它聚醚胺，它們作為環氧成分與各種醚反 應形成環氧水凝膠。該聚氧化烯胺含有與聚醚骨架末端相連的伯胺基團，因此 被稱作"聚醚胺"。該聚醚骨架或基於環氧丙烷(PO)，環氧乙烷(EO)，混 合環氧丙烷/環氧乙垸，或者可含有其他骨架片段以及通過阻礙伯胺或通過仲 胺官能性提供的改變的反應性。利用加熱加快反應或者室溫下超過例如24小 時可以使該材料固化。這為生產目的提供了非常廣泛的材料處理時間窗，而且 在液狀下可以很容易地流入各種形狀的模具。已經固化的聚合物是非常柔韌、 富有彈性的，溶脹率超過乾燥狀態體積的1000%。
在液體聚合過程中可能加入其它材料，以產生帶有所加官能團的獨特的環 氧聚合物或改變固化的環氧水凝膠的物理性質。例如，通過將氧化物(如鈦氧 化物)加入液體環氧混合物，該聚合物的孔隙度和紋理體積將變成白色海綿樣 物質，但性能仍為水凝膠樣。通過用可見光譜和非可見光譜內的波長照射該物 質，這些性能可被進一步增強。當一氧化鈦(TiO)負載的環氧水凝膠暴露在 紫外線中，進行水合時會氧化水或其它流體。當該相同聚合物和血液或組織間 隙液水合，並且被照射時，還可作為血糖檢測物質。多孔一氧化鈦負載的水凝 膠結構的高比表面積是非常有效的制氫媒介，成本很低且易於生產。
本發明的彈性環氧水凝膠還可以很好地用作離子致動器的材料，在胺類溶 脹動力學中壓力發生表現上好，優於其它水凝膠或聚合物凝膠致動器。通過增 加密度或胺基基團(例如仲胺和伯胺)的數目，在水凝膠中也可以獲得增強的 溶脹壓，這也對溶脹和退脹時間有一定影響。達到該目標的方法之一是通過將 聚醯胺-胺(PAMAM )聚醚樹枝狀高分子，聚(丙烯亞胺)PPI-樹枝狀高分 子，氨基官能化樹枝狀高分子或其組合，結合成為聚合物結構的部分。樹枝狀 高分子具有高度分支，並提供大量的聚合物結合位點。在商業上還可獲得帶有 伯胺表面基團和核心氨基基團的樹枝狀高分子。這使水凝膠工程成為可能，使 得具體的性能參數，如凝膠可產生的壓力由材料配方比率或通過控制聚合物結 構本身分支的組織、大小和數目來確定。水凝膠的密度和孔隙度由胺基官能團 數量和聚醚胺的分子量控制。水凝膠的密度和孔隙率也可由聚乙二醇二縮水甘 油醚的量和/或用於聚合該材料的H20或溶劑的比率來控制。優選用於該凝膠 的醚是聚乙二醇-十二垸基醚(polyEGDE)，但也可使用其它醚，如環己烷二甲醇二縮水甘油醚。這些醚產生非常透明強力的水凝膠，該水凝膠對高pH水 溶液呈疏水性，當暴露於低pH或酸性溶液時會發生溶脹。水凝膠的密度和孔 隙度也可通過聚合作用過程中在聚合物中所加氧化劑的量進行控制。無論是溶 液中還是乾燥情況下，這些氧化劑可以在聚合作用過程中進一步通過化學電學 或光子進行活化，以達到理想的性能。
離子水凝膠溶脹動力學通過水凝膠外部溶液與水凝膠內部溶液之間存在 的pH值、離子、陽離子或質子的差異或水凝膠聚合物成分得以實現的。這些 性能特點可通過幾種方法進行控制。例如，聚合作用過程中，在聚合物中添加 酸產生具有較高pH溶脹性質的水凝膠。水凝膠的溶脹動力學還可通過聚合作 用過程中，在聚合物中添加鹽或鹼溶液來控制。這是通過化學，電學，電化學 或光化學激發環氧聚合物或與其水合的溶液來實現的。
在電解質中水合該環氧水凝膠，於凝膠中插入一個電極，第二個電極和水 凝膠保持很短距離，給這些電極通少量電流，由此可能產生電活化聚合物
(EAP)。例如，用生理鹽水作為電解質液，環氧水凝膠溶脹可在鉑電極的區 域增加。當極性顛倒時，水凝膠將退脹或收縮。控制疏水性和親水性也可通過 這些方法實現。不同構型的同樣的材料可以用作人造肌肉材料，或甚至用來構 造人造器官。
EAP材料用於工業致動目的的一個缺點是需要擴大技術的動力，在規模 和價格方面都受到抑制。可逆離子光活化聚合物(IPAP)致動器材料的開發 是規避高昂的動力需要和獲得工業接受聚合物致動器材料的一種方式。通過將 電活化或離子聚合物和光可逆離子源進行摻雜，有可能產生與離子EPA致動 器相似的反應特性。驅動單個光源需要的動力本質上小於驅動單獨EPA致動 器需要的動力，隨著應用規模增加，動力的減少還要乘以給定系統中致動器的 數目。理論上還認為通過瀰漫性照射整個材料，致動周期的速度將增加。更具 吸引力的是該材料在自然日光照射下可能活化以及排除對電力的需要。 製造用於不同用途的彈性環氧水凝膠的方法。 參照以下實施例進一步對本發明進行描述。
EAP致動器水凝膠由交聯劑，來自亨斯邁公司的JEFFAMINE T-403，和 二環氧化合物如乙二醇二縮水甘油醚脂族雙官能環氧單體，例如來自Dedrich化學公司的EGDGE或美國通用電氣公司的GE-PEG500-GE反應後製得。第一 代致動器包括交聯EGDGE和JEFF AMINE T-403。
formula see original document page 10
方案l:環氧-氨基交聯水凝膠的合成
實施例 實施例1-11
該配方考慮了 50%純度的EGDGE。由^和UCNMR譜確證來自Aldrich 公司的EGDGE樣品雜質不包含任何額外的環氧殘留物。整個過程如下試管 裝滿EGDGE (174mg， l.Ommol, 348mg50o/o的EGDGE) ， JEFFAMINE T-403 G91mg， 0.89mmol)，水(739mg)。由此產生的聚合物前體充分混合， 並在室溫下放置(老化)0或45分鐘(見表1)。然後將反應混合物倒入模具， 於7(TC固化1小時。將模具與固化材料移出熱環境，並冷卻至室溫。冷卻後， 成型材料在電解質中水合達到平衡狀態，準備用作致動器，或者可用柔性材料 包裹該水合材料，以消除水分和乾燥該水凝膠致動器。
凝膠化度和溶脹度取材於Lendlein及其同事。實驗進行如下該致動器在 固化並空氣乾燥24小時後，稱取質量(mi)。然後將這些致動器放入水中浸 泡24小時以上，稱取水合致動器的質量(mh)。然後從水中取出這些溶脹的致動器，空氣乾燥24小時。測量這次新的幹質量(m)。該表顯示出所研究 的所有致動器的凝膠化度和溶脹度。 凝膠化度(G)的計算公式如下
formula see original document page 11(1)
水中取出的致動器的溶脹度(Q)計算如下
formula see original document page 11
其中pgd為取出後凝膠的密度。凝膠取出後在其乾燥狀態下測取密度。該
致動器為幾乎完美的圓筒形，用它的尺寸來計算體積，質量(m)，然後可以
確定其密度(Pgel)。
實施例l-ll(凝膠1-11)
表l.包括凝膠化度和溶脹度的氨基環氧水凝膠配方
樣品NH: epoxaEGDGEb mg(mmol)JEFAMINE-T403 mg(mmol)水 (mg)老化時間 凝膠化度％溶脹度％ min凝膠13: 1348 (1.0)440 (1.00)788085339
凝膠22.67: 1348 (1.0)391 (0.89)739072316
凝膠34: 1348 (1.0)587 (1.33)9354559409
凝膠42.67: 1348 (1.0)391 (0.89)7394567214
凝膠52.67: 1348 (1.0)391 (0.89)73945d89262
凝膠62: 1348 (1.0)293 (0.67)64145d93166
凝膠72.67: 1526 (1.0) e391 (0.89)819095418
凝膠82: 1526 (1.0) c293 (0.67)819096472
凝膠92.67: 1526 (1.0) e391 (0.89)459087668
凝膠102.67: 1526 (1.0) e391 (0,89)917086722
凝膠112.67: 1526 (1.0) e391 (0.89)13760861014
a胺基與環氧殘留物的比率b50%(Tech)CGE-PEG 500-GEd老化期攪拌實施例12
製備離子光活化聚合物(IPAP)，根據它們已知的光誘導pH變動、激發 光譜以及相關的非危害性，將如下物質加入到聚醚胺和聚縮水甘油醚組合物 中亞甲基藍0,05%溶液(Aldrich) Lax664nm， 7-二乙基氨基-4-甲基-香豆素 (Aldirch化學公司)^ax390nm，光酸發生劑(PAG) 二苯碘翁全氟-l-丁基磺 酸(Aldirch) U03nm。
每一乾物質都按不同量加入到凝膠配方中，通常為10mg到40mg。亞甲基 藍溶液也遞增加入，以50%， 100%的替代率用亞甲基藍溶液代替增加的水部 分。
實施例13
製備香豆素IPAP水凝膠，首先在聚EDGE (Aldirch化學公司)中加入7-二乙基氨基-4-甲基-香豆素，再加入JEFFAMINE T-403 (Huntsman化學公司) 和水。7-二乙基氨基-4-甲基-香豆素在lOmg和20mg時溶解良好，但是在30mg 和40mg不溶物增加，並且在40mg時模具底部形成大塊。液體傾入至Teflon 模具中，在70'C固化2小時。然後凝膠空氣乾燥24 48小時。固化過程隨後， 使凝膠與蒸餾水發生水合，將其浸泡24小時以上。10 20mg凝膠呈現澄明黃 色，30mg凝膠呈混濁黃，40mg凝膠呈混濁、有斑點，並且在模具的底部有破 碎現象。 實施例14
製備光酸發生劑IPAP水凝膠，將10mg 二苯碘翁全氟-l-丁基磺酸加至 PolyEDGE中，充分溶解。然後依次加入水、JEFFAMINE T-403，完成聚合 作用。然後將該物質倒入模具中，7(TC固化2小時。然後將凝膠在空氣中乾燥 24 48小時，再用水進行水合作用24小時。取出2份樣品，並用0.1N的高 氯酸鈉溶液浸泡。 實施例15
製備亞甲基藍IPAP水凝膠，根據上述方法使用0.05%的亞甲基藍溶液。 水溶液聚合作用中，逐步加入亞甲基藍代替水，先50%替代，然後100%替代。 將該物質傾倒入模具中，7(TC固化2小時。然後將凝膠空氣乾燥24 48小時， 再用水進行水合作用24小時。取出2份樣品，並用0.1N的高氯酸鈉溶液浸泡。用鈉溶液水合的亞甲基藍凝膠和PAG凝膠照射時收縮速度，比同樣的在 水中水合的凝膠快得多。這些凝膠在少於15分鐘內可完全收縮，由於快速退 脹，凝膠有些破裂。這種快速退脹離子流表明，使用離子交換膜和疏水光敏聚 合物的澄明外部聚合物層有可能製備乾式複合致動器。
發明應用
本發明的水凝膠結構可設計成不同孔隙度用於各種用途，如致動器、藥物 傳輸、藥物治療、傷口癒合、吸收劑、過濾材料、過濾系統、多孔組織支架、 多孔血管和毛細管支架、用於生物植入裝置和傳感器的多孔箱或者面、用於生 物植入假體和部件的多孔箱或多孔表面、用於植入細胞培養的多孔箱或多孔表 面、用於細胞培養的多孔箱或多孔表面、用於化學和生物培養的多孔箱或多孔 表面、用於生物和化學傳感器的多孔基層或多孔敷層。 一個特別有利的應用是 PCT申請PCT/US04/05922和PCT/US05/45210中描述的脈衝啟動泵系統，在 此納入其中內容作為參考。其他用途在於多孔和柔性的水凝膠基層或敷層可以 改善現有產品的性質或功能或特徵。
本發明的水凝膠可以原位使用，通過將混合環氧基樹脂成分注射至身體需 要的位置，例如替代或者修復位於脊髓區的椎體之間的閥瓣(disc)。該環氧 基樹脂可在原位固化， 一旦固化，通過吸收組織間液或者在其中注射液體，該 環氧基水凝膠將膨脹至理想體積。注射液可以是簡單的如生理鹽水緩衝液，以 匹配水凝膠pH響應溶脹。作為藥物或者其它傳輸裝置，在潮溼或乾燥形式下， 環氧基樹脂可用需要的材料裝載，然後植入，並在體液中自然水合或者注入水 合液水合。 一旦植入的環氧水凝膠水合，經身體自然的pH響應，藥物可以溶 出或環氧水凝膠材料被刺激，使用電流、光照或其組合，以理想的速率收縮並 傳輸所需材料或藥物。植入的材料在需要的情況下還可以重新充填。
環氧或其它水凝膠可用作浮力裝置和浮力控制，用於微型和小型無人水下 車輛(UUV)，大型UUV，潛水艇和其他水下人員漂浮裝置，傳感器平臺，浮 標、用於水產養殖的化學或生物材料釋放機制等。
通過控制液體流入和流出凝膠，可以從聚合物凝膠獲得正、負、和中性浮 力。通過化學、電子或光活化作用的疏水控制可控制釋放到水相環境中的材料 或化學物質的時間與數量。由於被所處環境包圍的聚合物結構，以及其不包含任何可壓縮或可膨脹的氣體，用水溶脹的水凝膠可到達極深處。凝膠的活化可
以產生流出凝膠的離子，迫使凝膠膨脹。具有反應摻雜物如TiO的水凝膠的
活化也可在凝膠內部或周圍產生氣體，使凝膠上升或增加其浮力。通過控制凝 膠的疏水性或親水性也可獲得同樣的效果。
本發明的水凝膠也可用作細菌、微生物、或者其它生物材料的生長介質， 微生物在其中產生所需的最終產物、化學物質或者反應。例如，用作一種含有 海洋微生物的水合凝膠，當暴露在光條件下時產生一種化學物質。當微生物開 始產生所需的化學物質時，光敏水合凝膠可排出水合流體。這就成為一種很少 需要維持的有效的泵或傳輸系統，但還能連續循環運轉或隨它周圍環境的改變 而運轉。這樣，它成為活生生的化學、環境或者生物傳感器，當周圍產生變化
時，它能夠在內部或者周圍產生信號甚至逆反應(counterreaction)。對需要 提供水環境或水溶液的魚或其它食品來源的水產養殖來說，這是很有效的。
聚合物結構的pH梯度(gradient)隨著周圍環境而變化，當它暴露在相同 光譜輻射下時，設計摻雜的聚合物與之反應，產生離子流，流進或流出光活化 的聚合物結構。將非透膜或離子聚合物夾在光活化層之間，通過收縮或者擴大 具有封在整個結構的外層的相對兩面來實現移動。
同樣的效果也可獲得，通過將水合溶液或水凝膠電解質與例如光氧化劑、 光酸發生劑、光引發劑、或雷射染料摻在一起，產生光解質或光分解溶液。但 凝膠不限於與以上材料發生水合。當以開或關(on and off manner)的方式用 能量輻射引起聚合物溶脹或退脹時，根據聚合物結構內部與周圍pH值的變化， 該溶液將可逆地改變其PH值。本發明描述的裝置及應用僅是諸多可能應用中 的少數幾個，並不意於限制本發明的範圍。
IPAP材料還可用作新型的感光反應複合材料，通過在白晝期間彎曲朝向 或跟蹤陽光表現出類似於植物的行為。一個簡單實際的應用是太陽能電池板的 電極。該電極彎曲朝向太陽，作為該複合材料的縮小或收縮一側，並且它可以 暴露於日光直射下，以及傾斜或以一定角度使其附屬的太陽能電池板朝向太 陽。這不需要任何電力即可實現，因此增加了太陽能電池板的效能。另一種可 能的商業用途是不需要電力的水泵，該水泵可以根據致動器的大小實現打開和 閉合，響應日光周期或簡單的機械開關(mechanical shutter)來抽水。現參考附圖，說明了根據本發明的光激活聚合物凝膠作為密封結構或者帶 有外部半剛性或柔性外層(3)的致動器的示範性應用。該致動器可使所需量
的光通向光活化聚合物(1)的下一層，然後使用膜(4)或另一凝膠(2)， 該膜和凝膠不透光但允許離子通過或流通至光活化聚合物層的任一側或周圍。 在這種構型中，有可能構造一種致動器或者裝置，例如可以彎曲朝向太陽方向 的太陽能電池的支架。這提供了一種追蹤太陽的非電力的方法，使光電池以最 有效的暴射角度(exposure angle)朝向太陽光，而不使用任何電力，形成更有 效的能源系統。
許多其它產品都可用於這種不需電力即可工作的泵機制中。所有一切只需 要光周期和暗周期，比如白天和夜晚，以便為泵或暴露於陽光或其它照射下時 展開的複合結構提供所需要的移動。這有可能通過同樣的離子流實現，該離子 流在電激活聚合物中不以電力驅動，而是通過使用光氧化劑、光酸發生劑、光 引發劑或雷射染料，但本發明不限於這些物質。聚合物結構的pH梯度隨周圍 環境的變化而變化，當聚合物暴露於光照射，設計摻雜的聚合物與之反應，產 生一種離子流，流入或流出光活化的聚合物結構。將非透膜(4)或離子聚合 物(2)夾在光活化層之間(1)，通過相對兩面的收縮或者擴大來實現移動， 該相對兩面具有密封整個結構的外層(3)。
在不超出本發明精神和範圍的情況下仍可能有其它變化。
權利要求
1.一種彈性環氧水凝膠聚合物的組合物，包括(a)聚醚胺和(b)聚縮水甘油醚的反應產物。
2. 根據權利要求1所述的組合物，其中所述聚醚胺選自聚氧化烯胺，和 具有氨基或垸氨基末端的選自聚乙二醇胺，二- (3-氨丙基)二甘醇，聚醚二 胺，聚氧丙烯二胺，聚氧乙烯二胺，二縮三乙二醇二胺的(聚)亞烴基乙二醇， 其包含與聚醚骨架末端相連的伯胺基團。
3. 根據權利要求2所述的組合物，其中聚醚骨架基於環氧丙烷，環氧乙 烷，混合環氧丙垸/環氧乙烷，或改變反應性的另外的骨架片段及其混合物， 該改變反應性通過阻礙該伯胺或通過仲胺官能性提供。
4. 根據權利要求1所述的組合物，其中所述聚醚胺的分子密度為l 5000，選自一元胺，二元胺，三元胺，季胺及其混合物。
5. 根據權利要求1所述的組合物，其中所述聚縮水甘油醚選自二甘醇二縮 水甘油醚；乙二醇二縮水甘油醚；1,3-丁二醇二縮水甘油醚；聚(丙二醇)二 縮水甘油醚；聚(二甲基矽氧烷)封端的二縮水甘油醚；新戊二醇二縮水甘油 醚；溴化新戊二醇二縮水甘油醚；1，4-環己垸二甲醇二縮水甘油醚，甘油二縮 水甘油醚的順、反式混合物；雙甘油聚縮水甘油醚；甘油聚縮水甘油醚；雙酚 A二縮水甘油醚；溴化雙酚A二縮水甘油醚；雙酚S二縮水甘油醚；雙酚F 二縮水甘油醚；雙[4-(縮水甘油醚氧基)苯基]甲垸；1,4-丁二醇二縮水甘油醚； 4-丁二醇二縮水甘油醚；雙酚A丙氧基二縮水甘油醚；1,3-雙(2， 3-環氧丙氧 基)苯；1,3-二縮水甘油羥苯；間苯二酚二縮水甘油醚；二縮水間甘油苯二酚； DGRE; RDGE;對苯二酚二縮水甘油醚；2,2，-[1,3亞苯基(氧基亞甲基)]雙環 氧乙垸；間-雙(2,3-環氧丙氧基)苯；meta-雙(氧化縮水甘油)苯；間苯二酚雙(2,3 -環氧丙基)醚；m-Bis(2,3-epoxipropoxi)benceno;間-雙(2,3-環氧丙氧基)苯； 三羥甲基丙烷三縮水甘油醚；山梨醇聚縮水甘油醚；聚丙三醇聚縮水甘油醚； 季戊四醇聚縮水甘油醚;三羥甲基丙烷聚縮水甘油醚；聚乙二醇二縮水甘油醚； 對羥基苯甲酸的縮水甘油酯醚；1,6-己二醇二縮水甘油醚；對苯二酸二縮水甘 油醚；及其混合物。
6. 根據權利要求1所述的組合物，其中添加了氧化物，其選自金屬氧化 物，礦物氧化物，化學氧化物及其混合物。
7. 根據權利要求6所述的組合物，其中所述氧化物用作化學催化劑，光 催化劑或電催化劑。
8. 根據權利要求1所述的組合物，其中添加了導電材料，其選自導電聚 合物，金屬，碳，礦物，氧化物，鹽及其組合。
9. 根據權利要求8所述的組合物，其中所述導電材料為納米粉體。
10. 根據權利要求8所述的組合物，其中所述導電材料懸浮在溶液中，或 者為液體溶液。
11. 根據權利要求1所述的組合物，其中添加了光反應材料或感光材料， 其選自雷射染料，光氧化劑，光酸發生劑，光引發劑，光敏電子傳輸材料，空 穴傳輸材料，聚苯胺，液晶材料，光致發光材料，光致發光聚合物，螢光聚醯 胺，螢光單體，發光共軛聚合物，PFE， PFO，聚乙炔，聚吡啶，聚噻吩，PPE， PPV，發光慘雜官能化聚合物，發光有機金屬配合物，三重發射體，酞菁染料， 卟啉染料，色譜染料及其組合。
12. 根據權利要求1所述的組合物，其中將水溶液或溶劑用於聚合作用。
13. 根據權利要求12所述的組合物，其中該水凝膠聚合物在選定條件下 經歷溶脹，其中溶脹由聚合作用進行前的水溶液或溶劑的pH控制。
14. 根據權利要求12所述的組合物，其中該水凝膠聚合物的孔隙度由聚 醚胺和聚縮水甘油醚和水溶液或溶劑的比率控制。
15. 根據權利要求12所述的組合物，其中該水凝膠聚合物的分子密度或 凝膠化由聚醚胺和聚縮水甘油醚和水溶液或溶劑的比率控制。
16. 根據權利要求1所述的組合物，其中固化前，聚醚胺為親水性，聚縮 水甘油醚為親水性。
17. 根據權利要求1所述的組合物，其中固化前，聚醚胺為親水性，聚縮 水甘油醚為疏水性。
18. 根據權利要求1所述的組合物，其中固化前，聚醚胺為疏水性，聚縮 水甘油醚為親水性。
19. 根據權利要求1所述的組合物，進一步包括聚醯胺-胺型(PAMAM) 聚醚樹枝狀高分子，聚(丙烯亞胺)PPI-樹枝狀高分子，氨基-官能化樹枝狀 高分子及其結合到該聚合物結構的結合物。
20. —種致動器，包括由權利要求l所述的環氧水凝膠形成的部件。
21. 根據權利要求20所述的致動器，其中該致動器包括一泵部件。
22. 根據權利要求21所述的致動器，其中該泵包括一外用或可植入的藥 物傳輸裝置。
23. —種由權利要求1所述的環氧水凝膠形成的用於支架或其它可植入裝 置的聚合體藥物傳輸裝置，材料，敷層，填充料及其組合。
24. —種由權利要求l所述的環氧水凝膠形成的微生物，細菌，病毒，藻 類，黴菌，細胞及其組合的生長介質或支架。
25. —種由權利要求1所述的環氧水凝膠形成的多孔血管或毛細血管生長 介質或支架。
26. —種由權利要求1所述的環氧水凝膠形成的傳感器材料。
27. —種由權利要求1所述的環氧水凝膠形成的生物和化學傳感器敷層材料。
28. —種由權利要求l所述的環氧水凝膠形成的致動器，利用微生物，細 菌，病毒，藻類，黴菌，活細胞及其組合，使其在環氧水凝膠上或內部生長， 其中該微生物，細菌，病毒，藻類，黴菌，活細胞及其組合產生能導致該致動 器致動的物質，化學產物或副產物。
29. —種由權利要求l所述的環氧水凝膠形成的傳感器，利用微生物，細 菌，病毒，藻類，黴菌，活細胞及其組合，使其在環氧水凝膠上或內部生長， 其中該微生物，細菌，病毒，藻類，黴菌，活細胞及其組合產生一種物質，化 學產物或副產物。
30. —種由權利要求l所述的環氧水凝膠形成的傳感器，用於測量由微生 物，細菌，病毒，藻類，黴菌，活細胞及其組合排出或產生的化學物質的pH 值，作為確定所監測介質的健康狀態，化學或生物組成的常數。
31. —種由權利要求l所述的環氧水凝膠形成的傳感器，利用微生物，細 菌，病毒，藻類，黴菌，活細胞，其排出的或由其產生的化學物質或其組合的 導電性，作為確定所監測介質的健康狀態，化學或生物組成的常數。
32. 根據權利要求1所述的環氧水凝膠，用作氧化塗層或材料，酸清除材 料，過濾材料，離子交換膜或介質，或感光複合材料。
33. 根據權利要求12所述的組合物，其中所述溶劑選自單體，聚醚胺， 縮水甘油醚及其組合。
34. 根據權利要求1所述的環氧水凝膠，形成一種可提升，持有，掛載， 連接，旋轉及其組合的結構或部件，太陽能電池板，太陽能電池陣列，熱收集 裝置，熱儲存裝置，熱電池，光電池，光化學裝置及其組合。
35. —種在動物原位或在置於動物的醫療裝置中形成根據權利要求1所述 的環氧水凝膠聚合體的方法，包括(a) 形成包括聚醚胺和聚縮水甘油醚的混合物；(b) 將所述混合物注入動物的選定位點或置於動物的醫療裝置內；(c) 使所述混合物固化，形成所述環氧水凝膠。
36. —種水合權利要求35形成的環氧水凝膠的方法，包括用相容的流體以預定的pH值注射該固化水凝膠，在水凝膠周圍或與固化水凝膠接觸或其結 合。
37. —種水合權利要求22形成的環氧水凝膠的方法，包括將所需藥物， 藥品，維生素，激素，基因，細胞，幹細胞，胰島細胞，神經細胞，病毒或其 組合物注入該固化水凝膠，置於水凝膠周圍或與固化水凝膠接觸或其結合。
38. —種水合權利要求23形成的環氧水凝膠的方法，包括將所需藥物， 藥品，維生素，激素，基因，細胞，幹細胞，胰島細胞，神經細胞，病毒或其 組合物注入該固化水凝膠，置於水凝膠周圍或者與固化水凝膠接觸或其結合。
39. —種水合權利要求24形成的環氧水凝膠的方法，包括將所需藥物， 藥品，維生素，激素，基因，細胞，幹細胞，胰島細胞，神經細胞，病毒或其 組合物注入該固化水凝膠，置於水凝膠周圍或與固化水凝膠接觸或其結合。
40. —種水合權利要求25形成的環氧水凝膠的方法，包括將所需藥物， 藥品，維生素，激素，基因，細胞，幹細胞，胰島細胞，神經細胞，病毒或其 組合物注入該固化水凝膠，置於水凝膠周圍或與固化水凝膠接觸或其結合。
41. 根據權利要求1所述的環氧水凝膠作為水下管道，海上構建物，推進 部件，壓載裝置及其組合的應用。
42. 根據權利要求1或11所述的環氧水凝膠作為局部皮膚護理產品的組 分或成分的應用。
43. —種製備環氧水凝膠粉末的方法，包含步驟(a) 形成包括聚醚胺和聚縮水甘油醚的混合物；(b) 通過噴霧嘴冷凍乾燥步驟(a)所得的混合物，以使環氧混合物的噴 霧液滴在落在表面前固化。
44. 一種製備環氧水凝膠粉末的方法，包含步驟(a) 形成包括聚醚胺和聚縮水甘油醚的混合物；(b) 冷凍乾燥步驟(a)所得混合物；(c) 研磨或粉碎步驟(b)所得的冷凍乾燥混合物。
45. 根據權利要求1所述的環氧水凝膠在形成人造肌肉中的應用。
46. 根據權利要求1所述的環氧水凝膠在形成人造器官中的應用。
全文摘要
本發明描述了一種超彈性環氧水凝膠，易於製造，可設計應用該聚合物的多種增強的性能；還描述了增強該水凝膠和其它水凝膠性能的方法。本發明還包括多種聚合物水凝膠複合材料、結構及其應用，例如包括本發明圖2所示的水凝膠的致動器元件。
文檔編號C08K3/20GK101528830SQ200780032137
公開日2009年9月9日 申請日期2007年7月10日 優先權日2006年7月10日
發明者多米尼克·麥格拉思, 馬克·巴尼斯特 申請人:麥德醫像公司