水凝胶是一类具有高吸水性和良好生物相容性的聚合物材料，应用于生物医学、组织工程和药物递送等领域。PAMAM（聚酰胺-胺）和 HTCC（羟基磷灰石-纤维素纳米晶体复合材料）的结合形成了一种水凝胶材料，兼具 PAMAM 的树枝状结构和 HTCC 的生物活性与力学性能。然而，目前对于 PAMAM/HTCC 水凝胶的溶胀行为及其动力学机制的研究还相对较少。溶胀行为是水凝胶材料的重要特性之一，它直接影响到水凝胶在生物体内的药物释放、组织修复和细胞响应等功能。

实验部分

材料与试剂

PAMAM（不同代数）、HTCC、戊二醛（交联剂）、去离子水、不同pH值的缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液，PBS）、氯化钠等。

水凝胶的制备

采用化学交联法制备PAMAM/HTCC水凝胶。将一定比例的PAMAM和HTCC溶解在去离子水中，搅拌均匀后加入适量的戊二醛溶液，在一定温度下反应一定时间，形成水凝胶。通过改变PAMAM与HTCC的比例，制备不同组成的水凝胶样品。

溶胀性能测试

将干燥的水凝胶样品称重后，浸泡在不同pH值和离子强度的缓冲溶液中，每隔一定时间取出，用滤纸吸干表面水分后称重，计算溶胀比（SR），公式如下：

其中，Wt为水凝胶在时间t时的质量，W0为干燥水凝胶的质量。

溶胀动力学模型

采用Schott二级动力学模型对水凝胶的溶胀过程进行拟合分析，该模型的表达式为：

其中，Qt为时间t时的溶胀量，Qe为平衡溶胀量，k为溶胀速率常数。

结果与讨论

PAMAM/HTCC 水凝胶在不同溶液中的溶胀行为存在差异。在 pH 值较低的溶液中，水凝胶的溶胀率较高，这可能是由于 PAMAM 的氨基在酸性条件下质子化，增加了水凝胶的亲水性。而在高离子强度的溶液中，溶胀率则降低，这可能是由于离子与水凝胶中的官能团发生静电相互作用，限制了水分子的进入。此外，水凝胶的交联密度对其溶胀行为也有重要影响，交联密度越高，溶胀率越低。

PAMAM与HTCC的比例、溶液环境等因素对水凝胶的溶胀性能有影响。随着PAMAM含量的增加、溶液pH值的升高，水凝胶的溶胀比增大；而离子强度的增加则会降低水凝胶的溶胀比。溶胀动力学分析表明，PAMAM/HTCC水凝胶的溶胀过程符合Schott二级动力学模型。