響應(yīng)性高分子微凝膠的相變行為及應(yīng)用.pdf

1、微凝膠/納米凝膠是一類交聯(lián)的聚合物粒子，這類物質(zhì)具有高的水含量、生物相容性及可調(diào)節(jié)的化學(xué)、物理等性質(zhì)，如果其中包含水溶性或水可溶脹性的聚合物鏈亦可稱之為水凝膠。其具有的獨(dú)特性質(zhì)，使得微凝膠在藥物傳輸(DDS)、生物分離等領(lǐng)域有著極為重要而廣泛的應(yīng)用價(jià)值，且長(zhǎng)期以來一直是科研領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。當(dāng)前和今后對(duì)于微凝膠應(yīng)用領(lǐng)域的研究，主要集中在如何很好的控制這些性質(zhì)上，主要包括生物醫(yī)藥上的官能化、粒子尺寸的控制、降解性質(zhì)及藥物的持續(xù)可控釋放及殘留

2、物的移除。這篇論文主要集中研究環(huán)境(溫度、pH等)響應(yīng)型微凝膠在外界刺激改變時(shí)的相轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)及其特征弛豫時(shí)間與微凝膠初始粒徑之間的標(biāo)度關(guān)系，以及功能化的微凝膠在重金屬離子檢測(cè)方面的應(yīng)用。具體來說，本論文的工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.利用自由基乳液聚合法，制備環(huán)境(pH、溫度等)響應(yīng)型的聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP)和聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝膠。通過停流光譜儀的快速混合裝置實(shí)現(xiàn)pH值或溫度躍變，并結(jié)合光

3、散射和熒光分辨技術(shù)，檢測(cè)輸出信號(hào)隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)曲線，分析微凝膠的相轉(zhuǎn)變行為及其溶脹/收縮的重要?jiǎng)恿W(xué)過程，選擇合適的擬合手段，得出每個(gè)過程對(duì)應(yīng)的特征弛豫時(shí)間，并揭示微凝膠尺寸與相轉(zhuǎn)變特征時(shí)間之間的標(biāo)度關(guān)系。
　　 2.在研究微凝膠相轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)影響相轉(zhuǎn)變行為的因素進(jìn)行了探討。首先合成了含有對(duì)光敏感弱鍵單元(2-硝基芐酯)的PNIPAM微凝膠，這種弱鍵在紫外光照下可以斷裂并產(chǎn)生親水性的官能團(tuán)，通過控制光照時(shí)間及

4、共聚單元的比例，可以很好的實(shí)現(xiàn)在不同溫度下對(duì)微凝膠相轉(zhuǎn)變行為(體積變化)的調(diào)控，并可以通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)體系對(duì)該過程進(jìn)行監(jiān)控；另外，合成了含有能夠選擇性絡(luò)合離子的冠醚單元的PNIPAM微凝膠，通過主客體分子識(shí)別，一旦配合上相應(yīng)的離子(K+)后，也能大大改善其親水性，同樣可以實(shí)現(xiàn)在不同溫度下對(duì)微凝膠相轉(zhuǎn)變行為(體積變化)的調(diào)控，并可以通過FRET對(duì)該過程及其動(dòng)力學(xué)進(jìn)行監(jiān)控。
　　 3.基于聚(N-異丙基丙烯酰胺)(P

5、NIPAM)的溫度響應(yīng)性質(zhì)，制備了含有特定檢測(cè)基元的微凝膠基化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水溶液中特定重金屬離子高效、高選擇性檢測(cè)，檢測(cè)性能可以通過溫度進(jìn)行調(diào)控。該課題首次合成了含有吡啶單元，在溶液中可以高效、高選擇性的捕捉金屬二價(jià)銅離子(Cu2+)的配體單體，并將該單體與具有熒光性質(zhì)的丹磺酰單體通過自由基乳液聚合，無規(guī)共聚入輕度交聯(lián)的溫度響應(yīng)性PNIPAM微凝膠中。該傳感器在不同溫度時(shí)，呈溶脹或收縮狀態(tài)，共聚的吡啶單體可以高效、高選擇性的捕捉溶

6、液中的Cu2+，形成的Cu2+-吡啶配合物可以有效的淬滅臨近丹磺酰分子的熒光，通過檢測(cè)丹磺酰熒光強(qiáng)度的變化，從而達(dá)到檢測(cè)溶液中Cu2+的目的。
　　 4.結(jié)合原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)與“點(diǎn)擊”化學(xué)(Click Chemistry)技術(shù)，合成了兩親性的Poly(PMMA-alt-PNIPAM)交替共聚物，并研究了該種聚合物在水溶液中的自組裝行為，可以形成以PMMA為核、PNIPAM為殼層的球形膠束，利用TEM、LLS、DSC