水凝膠是指在水中形成大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，在醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。水凝膠具有良好的吸水性、泡沫性和保水性，可以制備成水凝膠貼、敷料、填料等產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷敷料、生物工程、環(huán)境治理和化妝品等領(lǐng)域。
由于水凝膠與天然生物組織相似的力學(xué)性質(zhì)，凍干技術(shù)被用于保存水凝膠的原有活性物質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)，解決保存、不穩(wěn)定和使用不方便等問題。
凍干機(jī)通過將含水的水凝膠物質(zhì)在低溫下凍結(jié)成固態(tài)，然后在一定的真空環(huán)境下，使水分從固態(tài)直接升華變成氣態(tài)，從而除去水分并保存水凝膠物質(zhì)的真空冷凍干燥方法。這種方法在低溫和真空環(huán)境下工作處理，保護(hù)了熱敏性物質(zhì)，減少了易揮發(fā)性成分的損失，并幾乎停止了微生物的生長(zhǎng)和酶的作用，最大限度地保持了水凝膠的原有性狀。
凍干技術(shù)在水凝膠材料中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）改善水凝膠的物理性能：凍干技術(shù)可用于制備GelMA復(fù)合水凝膠，可以有效改善GelMA的力學(xué)性能，調(diào)節(jié)微觀結(jié)構(gòu)，如溶脹性和孔隙率，提高生物相容性，可滿足不同組織器官的機(jī)械性能需求為引入生物活性細(xì)胞及應(yīng)用于不同的活體材料奠定了基礎(chǔ)。
示意圖：凍干富含血小板的纖維蛋白滲出物加載的羧甲基殼聚糖/GelMA水凝膠用于有效修復(fù)骨缺損
示意圖：通過凍干 nFeS-水凝膠快速捕獲和殺死細(xì)菌，用于促進(jìn)傷口愈合
（2）形成多孔結(jié)構(gòu):凍干技術(shù)可以用于生成具有多孔結(jié)構(gòu)的水凝膠，這有助于提高水凝膠的生物相容性和組織工程應(yīng)用中的細(xì)胞生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳輸。在制備過程中，聚合物溶液經(jīng)過交聯(lián)形成水凝膠，然后通過冷凍干燥獲得多孔和干燥的支架。
示意圖：通過離子交聯(lián)鎖定3D打印水凝膠凍干孔隙的后處理方法制備具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)水凝膠
綜上所述，凍干技術(shù)在水凝膠材料的加工和應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，通過保持物料的原有結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，增加吸水性，增強(qiáng)穩(wěn)定性等特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。
【水凝膠凍干設(shè)備推薦】
水凝膠的凍干過程對(duì)其最終性能和應(yīng)用具有重要影響，因此對(duì)凍干機(jī)的要求也相對(duì)嚴(yán)格。hallan（海朗英科）BD2-6實(shí)驗(yàn)型冷凍干燥機(jī)是一款用于水凝膠凍干的性價(jià)比較高的凍干設(shè)備：
(1)捕水量可達(dá)6kg，并配有超低溫制冷系統(tǒng)，冷阱溫度低至-90℃，內(nèi)置式冷凝盤管能夠有效捕集并凝結(jié)水蒸汽，確保凍干過程的順利進(jìn)行。
(2)凍干腔體具備良好的密封性能，以確保凍干過程中的真空度。
(3)真空可控，配備原裝進(jìn)口真空控制電磁閥，在最有利于樣品傳熱傳質(zhì)的狀態(tài)下，對(duì)凍干過程進(jìn)行精確控制。
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