● 摘要
敏感性水凝胶是一类能够响应如温度、pH、光、电场、压力、溶剂、生物分子等外界刺激微小变化的高分子聚合物,又称为环境敏感性凝胶或智能型水凝胶。其中温度敏感性水凝胶可以对温度的微小变化做出响应,pH敏感性水凝胶可以对介质pH的微小变化做出响应,而pH/温度双重敏感性水凝胶既能对温度做出响应,又能对pH做出响应。此行为使得这类水凝胶在药物释放、组织工程、物质分离、酶的固定等方面有着广泛的应用前景,从而受到人们的关注。
制备高分子水凝胶材料的诸多方法中,水溶液聚合和反相悬浮聚合是两种最重要的聚合实施方法,而且共聚水凝胶大部分是通过化学引发剂引发单体经自由基均聚或共聚而制得。共聚单体的性质、最初的配比、交联剂的结构和类型、以及介质环境的性质等可以影响到合成水凝胶的温度敏感性、pH敏感性、相转变温度、溶胀度、和溶胀-去溶胀动力学等。
本论文选用温敏性单体2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙脂(MEO2MA)、甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚脂(OEGMA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM),pH敏感性单体甲基丙烯酸二乙胺基乙酯(DEAEMA),先后制备了共聚物凝胶P(MEO2MA-co- OEGMA)和P(MEO2MA-co-OEGMA-co-DEAEM A),研究了凝胶的性质;将明胶大分子引入PNIPAM网络结构中,制备了复合水凝胶PNIPAM-GEL,并研究了复合水凝胶的性质。具体工作如下:
1. 以2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)、甲基丙烯酸寡聚乙二醇甲醚酯(OEGMA)和甲基丙烯酸二乙胺基乙酯(DEAEMA)为单体,N, N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸胺(APS)为引发剂,在常温(20℃)下,采用自由基水溶液聚合法制备了温敏性水凝胶P(MEO2MA-co-OEGMA)和pH/温度敏感性水凝胶P(MEO2MA-co-OEGMA-co-DEAEMA)。通过溶胀度测定对凝胶在不同温度和不同pH条件下的溶胀行为进行了研究,利用环境扫描电镜对凝胶的表面形貌进行了表征。结果表明:P(MEO2MA-co-OEGMA-co-DEAEMA)凝胶具有温度和pH双重敏感性和良好的溶胀可逆性。扫描电镜图表明P(MEO2MA-co-OEGMA)和P(MEO2MA-co-OEGMA-co-DEAEMA)凝胶的孔径尺寸不大,这与凝胶宏观粘性较大结果一致。
2.将明胶大分子引入PNIPAM网络结构中,制备了不同配比的PNIPAM-GEL复合水凝胶。用傅立叶红外测试仪研究了水凝胶的聚合情况。通过扫描电镜、软固体测试仪等仪器,研究了PNIPAM-GEL复合水凝胶的溶胀性、微观结构和机械性能。结果表明:该水凝胶具有温度和pH双重敏感性。随着PNIPAM含量的增加,温敏性增强,三维网络结构更加致密;与此相反,随着GEL含量的增加,酸敏性增强,水凝胶呈片层结构。当PNIPAM:GEL为3:7时,PNIPAM-GEL水凝胶的机械强度最好。
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