专利名称：超弹性环氧水凝胶的制作方法
技术领域：
本发明涉及水凝胶，更具体地涉及改进的弹性环氧水凝胶聚合物及其应用。
背景技术：
水凝胶是一类非水溶性的聚合物链产品。水凝胶为高吸收性的高分子材 料，可用于生物医学等各种领域。
发明内容
本发明通过提供由聚醚胺与聚縮水甘油醚反应生成的独特超弹性环氧水 凝胶聚合物，改善了水凝胶聚合物，由此得到的聚合物为一种具有各种用途的 超弹性水凝胶。
从以下详细说明结合附图可看出本发明进一步的特点和优势，其中数字代
表相应的部件
图1是根据本发明一种实施方式的光活化聚合物凝胶基致动器(actuator) 结构的透视图2是根据本发明制造的致动器元件的透视图。
具体实施例方式
本发明的环氧水凝胶可通过将醚反应物如聚乙二醇二縮水甘油醚和聚氧 化烯胺(polyoxyalkyleneamines，端胺基聚醚)与水按比例混合，由此产生水性聚合材料而制得。尤其优选的是例如商业可得到的亨斯迈公司的商标为
JEFFAMINE⑧的聚氧化烯胺，和其它聚醚胺，它们作为环氧成分与各种醚反 应形成环氧水凝胶。该聚氧化烯胺含有与聚醚骨架末端相连的伯胺基团，因此 被称作"聚醚胺"。该聚醚骨架或基于环氧丙烷(PO)，环氧乙烷(EO)，混 合环氧丙烷/环氧乙垸，或者可含有其他骨架片段以及通过阻碍伯胺或通过仲 胺官能性提供的改变的反应性。利用加热加快反应或者室温下超过例如24小 时可以使该材料固化。这为生产目的提供了非常广泛的材料处理时间窗，而且 在液状下可以很容易地流入各种形状的模具。已经固化的聚合物是非常柔韧、 富有弹性的，溶胀率超过干燥状态体积的1000%。
在液体聚合过程中可能加入其它材料，以产生带有所加官能团的独特的环 氧聚合物或改变固化的环氧水凝胶的物理性质。例如，通过将氧化物(如钛氧 化物)加入液体环氧混合物，该聚合物的孔隙度和纹理体积将变成白色海绵样 物质，但性能仍为水凝胶样。通过用可见光谱和非可见光谱内的波长照射该物 质，这些性能可被进一步增强。当一氧化钛(TiO)负载的环氧水凝胶暴露在 紫外线中，进行水合时会氧化水或其它流体。当该相同聚合物和血液或组织间 隙液水合，并且被照射时，还可作为血糖检测物质。多孔一氧化钛负载的水凝 胶结构的高比表面积是非常有效的制氢媒介，成本很低且易于生产。
本发明的弹性环氧水凝胶还可以很好地用作离子致动器的材料，在胺类溶 胀动力学中压力发生表现上好，优于其它水凝胶或聚合物凝胶致动器。通过增 加密度或胺基基团(例如仲胺和伯胺)的数目，在水凝胶中也可以获得增强的 溶胀压，这也对溶胀和退胀时间有一定影响。达到该目标的方法之一是通过将 聚酰胺-胺(PAMAM )聚醚树枝状高分子，聚(丙烯亚胺)PPI-树枝状高分 子，氨基官能化树枝状高分子或其组合，结合成为聚合物结构的部分。树枝状 高分子具有高度分支，并提供大量的聚合物结合位点。在商业上还可获得带有 伯胺表面基团和核心氨基基团的树枝状高分子。这使水凝胶工程成为可能，使 得具体的性能参数，如凝胶可产生的压力由材料配方比率或通过控制聚合物结 构本身分支的组织、大小和数目来确定。水凝胶的密度和孔隙度由胺基官能团 数量和聚醚胺的分子量控制。水凝胶的密度和孔隙率也可由聚乙二醇二縮水甘 油醚的量和/或用于聚合该材料的H20或溶剂的比率来控制。优选用于该凝胶 的醚是聚乙二醇-十二垸基醚(polyEGDE)，但也可使用其它醚，如环己烷二甲醇二縮水甘油醚。这些醚产生非常透明强力的水凝胶，该水凝胶对高pH水 溶液呈疏水性，当暴露于低pH或酸性溶液时会发生溶胀。水凝胶的密度和孔 隙度也可通过聚合作用过程中在聚合物中所加氧化剂的量进行控制。无论是溶 液中还是干燥情况下，这些氧化剂可以在聚合作用过程中进一步通过化学电学 或光子进行活化，以达到理想的性能。
离子水凝胶溶胀动力学通过水凝胶外部溶液与水凝胶内部溶液之间存在 的pH值、离子、阳离子或质子的差异或水凝胶聚合物成分得以实现的。这些 性能特点可通过几种方法进行控制。例如，聚合作用过程中，在聚合物中添加 酸产生具有较高pH溶胀性质的水凝胶。水凝胶的溶胀动力学还可通过聚合作 用过程中，在聚合物中添加盐或碱溶液来控制。这是通过化学，电学，电化学 或光化学激发环氧聚合物或与其水合的溶液来实现的。
在电解质中水合该环氧水凝胶，于凝胶中插入一个电极，第二个电极和水 凝胶保持很短距离，给这些电极通少量电流，由此可能产生电活化聚合物
(EAP)。例如，用生理盐水作为电解质液，环氧水凝胶溶胀可在铂电极的区 域增加。当极性颠倒时，水凝胶将退胀或收縮。控制疏水性和亲水性也可通过 这些方法实现。不同构型的同样的材料可以用作人造肌肉材料，或甚至用来构 造人造器官。
EAP材料用于工业致动目的的一个缺点是需要扩大技术的动力，在规模 和价格方面都受到抑制。可逆离子光活化聚合物(IPAP)致动器材料的开发 是规避高昂的动力需要和获得工业接受聚合物致动器材料的一种方式。通过将 电活化或离子聚合物和光可逆离子源进行掺杂，有可能产生与离子EPA致动 器相似的反应特性。驱动单个光源需要的动力本质上小于驱动单独EPA致动 器需要的动力，随着应用规模增加，动力的减少还要乘以给定系统中致动器的 数目。理论上还认为通过弥漫性照射整个材料，致动周期的速度将增加。更具 吸引力的是该材料在自然日光照射下可能活化以及排除对电力的需要。 制造用于不同用途的弹性环氧水凝胶的方法。 参照以下实施例进一步对本发明进行描述。
EAP致动器水凝胶由交联剂，来自亨斯迈公司的JEFFAMINE T-403，和 二环氧化合物如乙二醇二縮水甘油醚脂族双官能环氧单体，例如来自Dedrich化学公司的EGDGE或美国通用电气公司的GE-PEG500-GE反应后制得。第一 代致动器包括交联EGDGE和JEFF AMINE T-403。
<formula>formula see original document page 10</formula>
方案l:环氧-氨基交联水凝胶的合成
实施例 实施例1-11
该配方考虑了 50%纯度的EGDGE。由^和UCNMR谱确证来自Aldrich 公司的EGDGE样品杂质不包含任何额外的环氧残留物。整个过程如下试管 装满EGDGE (174mg， l.Ommol, 348mg50o/o的EGDGE) ， JEFFAMINE T-403 G91mg， 0.89mmol)，水(739mg)。由此产生的聚合物前体充分混合， 并在室温下放置(老化)0或45分钟(见表1)。然后将反应混合物倒入模具， 于7(TC固化1小时。将模具与固化材料移出热环境，并冷却至室温。冷却后， 成型材料在电解质中水合达到平衡状态，准备用作致动器，或者可用柔性材料 包裹该水合材料，以消除水分和干燥该水凝胶致动器。
凝胶化度和溶胀度取材于Lendlein及其同事。实验进行如下该致动器在 固化并空气干燥24小时后，称取质量(mi)。然后将这些致动器放入水中浸 泡24小时以上，称取水合致动器的质量(mh)。然后从水中取出这些溶胀的致动器，空气干燥24小时。测量这次新的干质量(m)。该表显示出所研究 的所有致动器的凝胶化度和溶胀度。 凝胶化度(G)的计算公式如下
<formula>formula see original document page 11</formula>(1)
水中取出的致动器的溶胀度(Q)计算如下
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中pgd为取出后凝胶的密度。凝胶取出后在其干燥状态下测取密度。该
致动器为几乎完美的圆筒形，用它的尺寸来计算体积，质量(m)，然后可以
确定其密度(Pgel)。
实施例l-ll(凝胶1-11)
表l.包括凝胶化度和溶胀度的氨基环氧水凝胶配方
样品NH: epoxaEGDGEb mg(mmol)JEFAMINE-T403 mg(mmol)水 (mg)老化时间 凝胶化度％溶胀度％ min凝胶13: 1348 (1.0)440 (1.00)788085339
凝胶22.67: 1348 (1.0)391 (0.89)739072316
凝胶34: 1348 (1.0)587 (1.33)9354559409
凝胶42.67: 1348 (1.0)391 (0.89)7394567214
凝胶52.67: 1348 (1.0)391 (0.89)73945d89262
凝胶62: 1348 (1.0)293 (0.67)64145d93166
凝胶72.67: 1526 (1.0) e391 (0.89)819095418
凝胶82: 1526 (1.0) c293 (0.67)819096472
凝胶92.67: 1526 (1.0) e391 (0.89)459087668
凝胶102.67: 1526 (1.0) e391 (0,89)917086722
凝胶112.67: 1526 (1.0) e391 (0.89)13760861014
a胺基与环氧残留物的比率b50%(Tech)CGE-PEG 500-GEd老化期搅拌实施例12
制备离子光活化聚合物(IPAP)，根据它们已知的光诱导pH变动、激发 光谱以及相关的非危害性，将如下物质加入到聚醚胺和聚縮水甘油醚组合物 中亚甲基蓝0,05%溶液(Aldrich) Lax664nm， 7-二乙基氨基-4-甲基-香豆素 (Aldirch化学公司)^ax390nm，光酸发生剂(PAG) 二苯碘翁全氟-l-丁基磺 酸(Aldirch) U03nm。
每一干物质都按不同量加入到凝胶配方中，通常为10mg到40mg。亚甲基 蓝溶液也递增加入，以50%， 100%的替代率用亚甲基蓝溶液代替增加的水部 分。
实施例13
制备香豆素IPAP水凝胶，首先在聚EDGE (Aldirch化学公司)中加入7-二乙基氨基-4-甲基-香豆素，再加入JEFFAMINE T-403 (Huntsman化学公司) 和水。7-二乙基氨基-4-甲基-香豆素在lOmg和20mg时溶解良好，但是在30mg 和40mg不溶物增加，并且在40mg时模具底部形成大块。液体倾入至Teflon 模具中，在70'C固化2小时。然后凝胶空气干燥24 48小时。固化过程随后， 使凝胶与蒸馏水发生水合，将其浸泡24小时以上。10 20mg凝胶呈现澄明黄 色，30mg凝胶呈混浊黄，40mg凝胶呈混浊、有斑点，并且在模具的底部有破 碎现象。 实施例14
制备光酸发生剂IPAP水凝胶，将10mg 二苯碘翁全氟-l-丁基磺酸加至 PolyEDGE中，充分溶解。然后依次加入水、JEFFAMINE T-403，完成聚合 作用。然后将该物质倒入模具中，7(TC固化2小时。然后将凝胶在空气中干燥 24 48小时，再用水进行水合作用24小时。取出2份样品，并用0.1N的高 氯酸钠溶液浸泡。 实施例15
制备亚甲基蓝IPAP水凝胶，根据上述方法使用0.05%的亚甲基蓝溶液。 水溶液聚合作用中，逐步加入亚甲基蓝代替水，先50%替代，然后100%替代。 将该物质倾倒入模具中，7(TC固化2小时。然后将凝胶空气干燥24 48小时， 再用水进行水合作用24小时。取出2份样品，并用0.1N的高氯酸钠溶液浸泡。用钠溶液水合的亚甲基蓝凝胶和PAG凝胶照射时收縮速度，比同样的在 水中水合的凝胶快得多。这些凝胶在少于15分钟内可完全收縮，由于快速退 胀，凝胶有些破裂。这种快速退胀离子流表明，使用离子交换膜和疏水光敏聚 合物的澄明外部聚合物层有可能制备干式复合致动器。
发明应用
本发明的水凝胶结构可设计成不同孔隙度用于各种用途，如致动器、药物 传输、药物治疗、伤口愈合、吸收剂、过滤材料、过滤系统、多孔组织支架、 多孔血管和毛细管支架、用于生物植入装置和传感器的多孔箱或者面、用于生 物植入假体和部件的多孔箱或多孔表面、用于植入细胞培养的多孔箱或多孔表 面、用于细胞培养的多孔箱或多孔表面、用于化学和生物培养的多孔箱或多孔 表面、用于生物和化学传感器的多孔基层或多孔敷层。 一个特别有利的应用是 PCT申请PCT/US04/05922和PCT/US05/45210中描述的脉冲启动泵系统，在 此纳入其中内容作为参考。其他用途在于多孔和柔性的水凝胶基层或敷层可以 改善现有产品的性质或功能或特征。
本发明的水凝胶可以原位使用，通过将混合环氧基树脂成分注射至身体需 要的位置，例如替代或者修复位于脊髓区的椎体之间的阀瓣(disc)。该环氧 基树脂可在原位固化， 一旦固化，通过吸收组织间液或者在其中注射液体，该 环氧基水凝胶将膨胀至理想体积。注射液可以是简单的如生理盐水缓冲液，以 匹配水凝胶pH响应溶胀。作为药物或者其它传输装置，在潮湿或干燥形式下， 环氧基树脂可用需要的材料装载，然后植入，并在体液中自然水合或者注入水 合液水合。 一旦植入的环氧水凝胶水合，经身体自然的pH响应，药物可以溶 出或环氧水凝胶材料被刺激，使用电流、光照或其组合，以理想的速率收縮并 传输所需材料或药物。植入的材料在需要的情况下还可以重新充填。
环氧或其它水凝胶可用作浮力装置和浮力控制，用于微型和小型无人水下 车辆(UUV)，大型UUV，潜水艇和其他水下人员漂浮装置，传感器平台，浮 标、用于水产养殖的化学或生物材料释放机制等。
通过控制液体流入和流出凝胶，可以从聚合物凝胶获得正、负、和中性浮 力。通过化学、电子或光活化作用的疏水控制可控制释放到水相环境中的材料 或化学物质的时间与数量。由于被所处环境包围的聚合物结构，以及其不包含任何可压縮或可膨胀的气体，用水溶胀的水凝胶可到达极深处。凝胶的活化可
以产生流出凝胶的离子，迫使凝胶膨胀。具有反应掺杂物如TiO的水凝胶的
活化也可在凝胶内部或周围产生气体，使凝胶上升或增加其浮力。通过控制凝 胶的疏水性或亲水性也可获得同样的效果。
本发明的水凝胶也可用作细菌、微生物、或者其它生物材料的生长介质， 微生物在其中产生所需的最终产物、化学物质或者反应。例如，用作一种含有 海洋微生物的水合凝胶，当暴露在光条件下时产生一种化学物质。当微生物开 始产生所需的化学物质时，光敏水合凝胶可排出水合流体。这就成为一种很少 需要维持的有效的泵或传输系统，但还能连续循环运转或随它周围环境的改变 而运转。这样，它成为活生生的化学、环境或者生物传感器，当周围产生变化
时，它能够在内部或者周围产生信号甚至逆反应(counterreaction)。对需要 提供水环境或水溶液的鱼或其它食品来源的水产养殖来说，这是很有效的。
聚合物结构的pH梯度(gradient)随着周围环境而变化，当它暴露在相同 光谱辐射下时，设计掺杂的聚合物与之反应，产生离子流，流进或流出光活化 的聚合物结构。将非透膜或离子聚合物夹在光活化层之间，通过收縮或者扩大 具有封在整个结构的外层的相对两面来实现移动。
同样的效果也可获得，通过将水合溶液或水凝胶电解质与例如光氧化剂、 光酸发生剂、光引发剂、或激光染料掺在一起，产生光解质或光分解溶液。但 凝胶不限于与以上材料发生水合。当以开或关(on and off manner)的方式用 能量辐射引起聚合物溶胀或退胀时，根据聚合物结构内部与周围pH值的变化， 该溶液将可逆地改变其PH值。本发明描述的装置及应用仅是诸多可能应用中 的少数几个，并不意于限制本发明的范围。
IPAP材料还可用作新型的感光反应复合材料，通过在白昼期间弯曲朝向 或跟踪阳光表现出类似于植物的行为。一个简单实际的应用是太阳能电池板的 电极。该电极弯曲朝向太阳，作为该复合材料的縮小或收縮一侧，并且它可以 暴露于日光直射下，以及倾斜或以一定角度使其附属的太阳能电池板朝向太 阳。这不需要任何电力即可实现，因此增加了太阳能电池板的效能。另一种可 能的商业用途是不需要电力的水泵，该水泵可以根据致动器的大小实现打开和 闭合，响应日光周期或简单的机械开关(mechanical shutter)来抽水。现参考附图，说明了根据本发明的光激活聚合物凝胶作为密封结构或者带 有外部半刚性或柔性外层(3)的致动器的示范性应用。该致动器可使所需量
的光通向光活化聚合物(1)的下一层，然后使用膜(4)或另一凝胶(2)， 该膜和凝胶不透光但允许离子通过或流通至光活化聚合物层的任一侧或周围。 在这种构型中，有可能构造一种致动器或者装置，例如可以弯曲朝向太阳方向 的太阳能电池的支架。这提供了一种追踪太阳的非电力的方法，使光电池以最 有效的暴射角度(exposure angle)朝向太阳光，而不使用任何电力，形成更有 效的能源系统。
许多其它产品都可用于这种不需电力即可工作的泵机制中。所有一切只需 要光周期和暗周期，比如白天和夜晚，以便为泵或暴露于阳光或其它照射下时 展开的复合结构提供所需要的移动。这有可能通过同样的离子流实现，该离子 流在电激活聚合物中不以电力驱动，而是通过使用光氧化剂、光酸发生剂、光 引发剂或激光染料，但本发明不限于这些物质。聚合物结构的pH梯度随周围 环境的变化而变化，当聚合物暴露于光照射，设计掺杂的聚合物与之反应，产 生一种离子流，流入或流出光活化的聚合物结构。将非透膜(4)或离子聚合 物(2)夹在光活化层之间(1)，通过相对两面的收縮或者扩大来实现移动， 该相对两面具有密封整个结构的外层(3)。
在不超出本发明精神和范围的情况下仍可能有其它变化。
权利要求
1.一种弹性环氧水凝胶聚合物的组合物，包括(a)聚醚胺和(b)聚缩水甘油醚的反应产物。
2. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚醚胺选自聚氧化烯胺，和 具有氨基或垸氨基末端的选自聚乙二醇胺，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)亚烃基乙二醇， 其包含与聚醚骨架末端相连的伯胺基团。
3. 根据权利要求2所述的组合物，其中聚醚骨架基于环氧丙烷，环氧乙 烷，混合环氧丙垸/环氧乙烷，或改变反应性的另外的骨架片段及其混合物， 该改变反应性通过阻碍该伯胺或通过仲胺官能性提供。
4. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚醚胺的分子密度为l 5000，选自一元胺，二元胺，三元胺，季胺及其混合物。
5. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚縮水甘油醚选自二甘醇二縮 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(二甲基硅氧烷)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-环己垸二甲醇二缩水甘油醚，甘油二縮 水甘油醚的顺、反式混合物；双甘油聚縮水甘油醚；甘油聚縮水甘油醚；双酚 A二缩水甘油醚；溴化双酚A二缩水甘油醚；双酚S二縮水甘油醚；双酚F 二縮水甘油醚；双[4-(缩水甘油醚氧基)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；双酚A丙氧基二縮水甘油醚；1,3-双(2， 3-环氧丙氧 基)苯；1,3-二縮水甘油羟苯；间苯二酚二縮水甘油醚；二縮水间甘油苯二酚； DGRE; RDGE;对苯二酚二縮水甘油醚；2,2，-[1,3亚苯基(氧基亚甲基)]双环 氧乙垸；间-双(2,3-环氧丙氧基)苯；meta-双(氧化縮水甘油)苯；间苯二酚双(2,3 -环氧丙基)醚；m-Bis(2,3-epoxipropoxi)benceno;间-双(2,3-环氧丙氧基)苯； 三羟甲基丙烷三縮水甘油醚；山梨醇聚縮水甘油醚；聚丙三醇聚缩水甘油醚； 季戊四醇聚縮水甘油醚;三羟甲基丙烷聚縮水甘油醚；聚乙二醇二縮水甘油醚； 对羟基苯甲酸的縮水甘油酯醚；1,6-己二醇二縮水甘油醚；对苯二酸二缩水甘 油醚；及其混合物。
6. 根据权利要求1所述的组合物，其中添加了氧化物，其选自金属氧化 物，矿物氧化物，化学氧化物及其混合物。
7. 根据权利要求6所述的组合物，其中所述氧化物用作化学催化剂，光 催化剂或电催化剂。
8. 根据权利要求1所述的组合物，其中添加了导电材料，其选自导电聚 合物，金属，碳，矿物，氧化物，盐及其组合。
9. 根据权利要求8所述的组合物，其中所述导电材料为纳米粉体。
10. 根据权利要求8所述的组合物，其中所述导电材料悬浮在溶液中，或 者为液体溶液。
11. 根据权利要求1所述的组合物，其中添加了光反应材料或感光材料， 其选自激光染料，光氧化剂，光酸发生剂，光引发剂，光敏电子传输材料，空 穴传输材料，聚苯胺，液晶材料，光致发光材料，光致发光聚合物，荧光聚酰 胺，荧光单体，发光共轭聚合物，PFE， PFO，聚乙炔，聚吡啶，聚噻吩，PPE， PPV，发光惨杂官能化聚合物，发光有机金属配合物，三重发射体，酞菁染料， 卟啉染料，色谱染料及其组合。
12. 根据权利要求1所述的组合物，其中将水溶液或溶剂用于聚合作用。
13. 根据权利要求12所述的组合物，其中该水凝胶聚合物在选定条件下 经历溶胀，其中溶胀由聚合作用进行前的水溶液或溶剂的pH控制。
14. 根据权利要求12所述的组合物，其中该水凝胶聚合物的孔隙度由聚 醚胺和聚縮水甘油醚和水溶液或溶剂的比率控制。
15. 根据权利要求12所述的组合物，其中该水凝胶聚合物的分子密度或 凝胶化由聚醚胺和聚縮水甘油醚和水溶液或溶剂的比率控制。
16. 根据权利要求1所述的组合物，其中固化前，聚醚胺为亲水性，聚縮 水甘油醚为亲水性。
17. 根据权利要求1所述的组合物，其中固化前，聚醚胺为亲水性，聚縮 水甘油醚为疏水性。
18. 根据权利要求1所述的组合物，其中固化前，聚醚胺为疏水性，聚縮 水甘油醚为亲水性。
19. 根据权利要求1所述的组合物，进一步包括聚酰胺-胺型(PAMAM) 聚醚树枝状高分子，聚(丙烯亚胺)PPI-树枝状高分子，氨基-官能化树枝状 高分子及其结合到该聚合物结构的结合物。
20. —种致动器，包括由权利要求l所述的环氧水凝胶形成的部件。
21. 根据权利要求20所述的致动器，其中该致动器包括一泵部件。
22. 根据权利要求21所述的致动器，其中该泵包括一外用或可植入的药 物传输装置。
23. —种由权利要求1所述的环氧水凝胶形成的用于支架或其它可植入装 置的聚合体药物传输装置，材料，敷层，填充料及其组合。
24. —种由权利要求l所述的环氧水凝胶形成的微生物，细菌，病毒，藻 类，霉菌，细胞及其组合的生长介质或支架。
25. —种由权利要求1所述的环氧水凝胶形成的多孔血管或毛细血管生长 介质或支架。
26. —种由权利要求1所述的环氧水凝胶形成的传感器材料。
27. —种由权利要求1所述的环氧水凝胶形成的生物和化学传感器敷层材料。
28. —种由权利要求l所述的环氧水凝胶形成的致动器，利用微生物，细 菌，病毒，藻类，霉菌，活细胞及其组合，使其在环氧水凝胶上或内部生长， 其中该微生物，细菌，病毒，藻类，霉菌，活细胞及其组合产生能导致该致动 器致动的物质，化学产物或副产物。
29. —种由权利要求l所述的环氧水凝胶形成的传感器，利用微生物，细 菌，病毒，藻类，霉菌，活细胞及其组合，使其在环氧水凝胶上或内部生长， 其中该微生物，细菌，病毒，藻类，霉菌，活细胞及其组合产生一种物质，化 学产物或副产物。
30. —种由权利要求l所述的环氧水凝胶形成的传感器，用于测量由微生 物，细菌，病毒，藻类，霉菌，活细胞及其组合排出或产生的化学物质的pH 值，作为确定所监测介质的健康状态，化学或生物组成的常数。
31. —种由权利要求l所述的环氧水凝胶形成的传感器，利用微生物，细 菌，病毒，藻类，霉菌，活细胞，其排出的或由其产生的化学物质或其组合的 导电性，作为确定所监测介质的健康状态，化学或生物组成的常数。
32. 根据权利要求1所述的环氧水凝胶，用作氧化涂层或材料，酸清除材 料，过滤材料，离子交换膜或介质，或感光复合材料。
33. 根据权利要求12所述的组合物，其中所述溶剂选自单体，聚醚胺， 縮水甘油醚及其组合。
34. 根据权利要求1所述的环氧水凝胶，形成一种可提升，持有，挂载， 连接，旋转及其组合的结构或部件，太阳能电池板，太阳能电池阵列，热收集 装置，热储存装置，热电池，光电池，光化学装置及其组合。
35. —种在动物原位或在置于动物的医疗装置中形成根据权利要求1所述 的环氧水凝胶聚合体的方法，包括(a) 形成包括聚醚胺和聚縮水甘油醚的混合物；(b) 将所述混合物注入动物的选定位点或置于动物的医疗装置内；(c) 使所述混合物固化，形成所述环氧水凝胶。
36. —种水合权利要求35形成的环氧水凝胶的方法，包括用相容的流体以预定的pH值注射该固化水凝胶，在水凝胶周围或与固化水凝胶接触或其结 合。
37. —种水合权利要求22形成的环氧水凝胶的方法，包括将所需药物， 药品，维生素，激素，基因，细胞，干细胞，胰岛细胞，神经细胞，病毒或其 组合物注入该固化水凝胶，置于水凝胶周围或与固化水凝胶接触或其结合。
38. —种水合权利要求23形成的环氧水凝胶的方法，包括将所需药物， 药品，维生素，激素，基因，细胞，干细胞，胰岛细胞，神经细胞，病毒或其 组合物注入该固化水凝胶，置于水凝胶周围或者与固化水凝胶接触或其结合。
39. —种水合权利要求24形成的环氧水凝胶的方法，包括将所需药物， 药品，维生素，激素，基因，细胞，干细胞，胰岛细胞，神经细胞，病毒或其 组合物注入该固化水凝胶，置于水凝胶周围或与固化水凝胶接触或其结合。
40. —种水合权利要求25形成的环氧水凝胶的方法，包括将所需药物， 药品，维生素，激素，基因，细胞，干细胞，胰岛细胞，神经细胞，病毒或其 组合物注入该固化水凝胶，置于水凝胶周围或与固化水凝胶接触或其结合。
41. 根据权利要求1所述的环氧水凝胶作为水下管道，海上构建物，推进 部件，压载装置及其组合的应用。
42. 根据权利要求1或11所述的环氧水凝胶作为局部皮肤护理产品的组 分或成分的应用。
43. —种制备环氧水凝胶粉末的方法，包含步骤(a) 形成包括聚醚胺和聚縮水甘油醚的混合物；(b) 通过喷雾嘴冷冻干燥步骤(a)所得的混合物，以使环氧混合物的喷 雾液滴在落在表面前固化。
44. 一种制备环氧水凝胶粉末的方法，包含步骤(a) 形成包括聚醚胺和聚縮水甘油醚的混合物；(b) 冷冻干燥步骤(a)所得混合物；(c) 研磨或粉碎步骤(b)所得的冷冻干燥混合物。
45. 根据权利要求1所述的环氧水凝胶在形成人造肌肉中的应用。
46. 根据权利要求1所述的环氧水凝胶在形成人造器官中的应用。
全文摘要
本发明描述了一种超弹性环氧水凝胶，易于制造，可设计应用该聚合物的多种增强的性能；还描述了增强该水凝胶和其它水凝胶性能的方法。本发明还包括多种聚合物水凝胶复合材料、结构及其应用，例如包括本发明图2所示的水凝胶的致动器元件。
文档编号C08K3/20GK101528830SQ200780032137
公开日2009年9月9日 申请日期2007年7月10日 优先权日2006年7月10日
发明者多米尼克·麦格拉思, 马克·巴尼斯特 申请人:麦德医像公司