pH响应性双网络结构水凝胶是一种结合了聚乙烯醇（PVA）和双网络结构优势，并能够对pH变化产生响应的智能水凝胶材料，在药物递送、组织工程和生物传感等领域具有应用潜力，以下从其结构组成、响应机制、制备方法、性能特点、应用场景展开介绍：

1.结构组成

PVA基体：PVA是一种生物相容性好、无Poison 的水溶性聚合物，能够形成稳定的三维网络结构，为水凝胶提供基本的力学支撑和水分子容纳空间。

双网络结构：通常由两种不同性质的网络互穿而成。一种网络较为刚性，负责提供水凝胶的强度；另一种网络较为柔性，赋予水凝胶良好的韧性和能量耗散能力。例如，可由PVA与丙烯酸类单体共聚形成化学交联网络作为刚性网络，再通过物理相互作用（如离子键、氢键）形成柔性网络。

pH响应性成分：引入具有pH响应性的基团或聚合物，如羧酸基团（-COOH）、氨基（-NH₂）等。这些基团在不同pH环境下会发生质子化或去质子化反应，导致水凝胶的电荷状态、溶胀行为和力学性能发生变化。

2.响应机制

溶胀行为变化：在低pH环境下，酸性基团（如-COOH）质子化，带正电荷，静电排斥作用增强，水凝胶网络扩张，溶胀率增大；在高pH环境下，碱性基团（如-NH₂）去质子化，带负电荷，同样因静电排斥而溶胀。此外，离子化基团与水分子间的相互作用也会影响溶胀，高pH下离子与水形成水合层，促进溶胀。

网络结构变化：pH变化会改变网络间的相互作用。如离子交联的双网络水凝胶，pH改变会影响离子键强度，进而影响网络结构的紧密程度和力学性能。

3. 制备方法

引入动态亚胺键：通过在PVA网络中引入动态亚胺键，可以成功制备具有pH响应性能的形状记忆水凝胶。例如，将PVA与含有动态亚胺键的交联剂混合，通过化学交联形成双网络结构。

结合其他响应性聚合物：将PVA与其他具有pH响应性的聚合物（如聚N-异丙基丙烯酰胺，PNIPAAm）结合，形成复合网络。

微凝胶嵌入：将具有pH响应性的微凝胶嵌入PVA网络中，形成复合水凝胶膜。例如，天津工业大学张拥军教授团队通过将P(NIPAM-AAc)微凝胶与PVA水溶液混合，通过冻融操作和物理交联制备了复合水凝胶膜。

4. 性能特点

pH响应性：这种水凝胶能够在特定的pH环境下发生体积变化或溶胀行为，从而实现药物的可控释放。例如，在酸性环境中（如tumor微环境或胃部环境），水凝胶会膨胀并释放药物。

形状记忆性能：通过引入动态亚胺键，水凝胶还具有形状记忆功能，能够在pH变化时恢复到预设的形状。

力学性能：双网络结构提高了水凝胶的力学性能，使其能够承受更大的拉伸和压缩应力。

5. 应用前景

药物递送：pH响应性水凝胶可以作为药物载体，实现药物在病变部位的准确释放。例如，在tumorTreatment 中，水凝胶可以在酸性微环境中释放药物，提高效果并减少副作用。

组织工程：由于其良好的生物相容性和力学性能，这种水凝胶可以用于组织工程中的支架材料。

生物传感器：利用其pH响应性，水凝胶可以作为生物传感器，用于检测体内的pH变化。

综上所述，pH响应性双网络结构的PVA水凝胶通过引入动态亚胺键和复合网络设计，实现了良好的pH响应性和力学性能，具有应用前景。