基于雙親性分子自組裝的智能水凝膠及其環(huán)境響應(yīng)性研究.pdf

1、高分子智能水凝膠憑借其獨特的環(huán)境響應(yīng)性、良好的生物相容性以及廣泛的原料來源等優(yōu)勢在生物醫(yī)學(xué)、軟機械系統(tǒng)和生物電子器件領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用前景。通常，通過改變高分子鏈段組成可獲得對溫度、pH、電場、離子強度、化學(xué)物質(zhì)等刺激做出回應(yīng)的各類智能水凝膠;進一步通過微觀形態(tài)的控制，可從宏觀、微米或納米尺度上實現(xiàn)對凝膠的有效設(shè)計。然而，目前該領(lǐng)域研究還存在著一些問題，比如大部分智能水凝膠均由純親水性原料合成，凝膠相組分單一，微觀結(jié)構(gòu)過于均勻，凝膠環(huán)境

2、響應(yīng)速率較慢。其中純親水性智能水凝膠對疏水分子具有較大的排斥作用，從而限制了智能水凝膠在疏水藥物包埋等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 馬來酸十八醇聚乙二醇雙親性齊聚物(O-B-EG)是一種新型的非離子型雙親性分子，具有可聚合的雙鍵，與常見單體容易發(fā)生共聚反應(yīng);同時，O-B-EG不僅可以作為共聚單體參與聚合反應(yīng)，還可以作為表面活性劑對單體起到乳化作用。因此，在本文中，我們選擇O-B-EG作為原料之一與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)進

3、行聚合反應(yīng)，成功制備出具有良好環(huán)境響應(yīng)性的宏觀凝膠以及具有納米孔道結(jié)構(gòu)的微米凝膠。并采用核磁和紅外等手段分析了聚合物的分子結(jié)構(gòu);采用掃描電鏡表征凝膠的形態(tài);采用差熱分析法測試凝膠的溫度響應(yīng)性;采用紫外-可見分光光度計分析凝膠對羅丹明B的吸附及釋放行為。同時，我們還探討了水凝膠的溫敏性、離子敏感性、pH敏感性和電刺激響應(yīng)性能。具體內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 (1)利用溶液交聯(lián)聚合法合成了P(O-B-EG-co-AMPS)水凝膠。采用反

4、相懸浮聚合法合成了P(O-B-EG-co-AMPS)微米凝膠。在反相懸浮反應(yīng)體系中，由于乳化劑O-B-EG直接參與聚合反應(yīng)，因此反應(yīng)產(chǎn)品無需進行表面活性劑的去除，簡化了實驗過程。
　　 (2)對比P(O-B-EG-co-AMPS)干凝膠以及吸水溶脹后凝膠的形態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)在親水高分子三維網(wǎng)絡(luò)中引入疏水鏈段，利用疏水鏈段的自組裝效應(yīng)，可形成有效的疏水微區(qū)，導(dǎo)致凝膠發(fā)生微觀相分離，從而在凝膠內(nèi)部構(gòu)筑有效的松散結(jié)構(gòu)，有助于提高智能水凝膠

5、的響應(yīng)速率。
　　 (3)重點探討了P(O-B-EG-co-AMPS)水凝膠的電刺激響應(yīng)性能，發(fā)現(xiàn)其在直流電場作用下可迅速做出響應(yīng)表現(xiàn)為凝膠條彎曲。在系列實驗的基礎(chǔ)上對凝膠的電刺激響應(yīng)機理進行了分析。凝膠的電偏轉(zhuǎn)方向受凝膠的溶脹行為所決定，當凝膠溶脹時，向陰極偏轉(zhuǎn);當凝膠收縮時，向陽極偏轉(zhuǎn)。另外研究還發(fā)現(xiàn)凝膠的電偏轉(zhuǎn)速率還受電場強度、外界電解質(zhì)濃度以及凝膠內(nèi)部電荷密度的影響。
　　 (4)P（O-B-EG-co-AMPS

6、）微米凝膠表面及內(nèi)部分布有均勻的納米孔道。這類多級微觀結(jié)構(gòu)可較大幅度提高微米凝膠的比表面積。改變O-B-EG與AMPS的投料比以及O-B-EG中PEG鏈段的分子量，可實現(xiàn)微米凝膠粒徑以及納米孔道密度的控制。
　　 (5)研究了P(O-B-EG-co-AMPS)微米凝膠對羅丹明B的吸附作用，發(fā)現(xiàn)微米凝膠對羅丹明B的吸附速率及最大吸附容量受凝膠組成以及凝膠形貌的影響。外界溫度、溶液pH、離子強度等因素均能夠很好的對羅丹明B的釋放進行