丙烯酰胺基聚合物-粘土納米復合水凝膠的制備、改性及生物學應用.pdf

1、丙烯酰胺基聚合物水凝膠是被研究最廣的一類水凝膠，傳統(tǒng)的以化學交聯(lián)劑交聯(lián)的丙烯酰胺基聚合物水凝膠力學性能差，溶脹性能低，這很大程度上限制了這類凝膠的應用。近年來，一種具有超高的力學強度的丙烯酰胺基聚合物/粘土水凝膠吸引了研究者的關注。然而，目前這種新型納米復合水凝膠的形成機理，還沒有明確的判據(jù)；其生物學方面的應用還有待研究。
　　 本文通過調(diào)控單體種類、聚合方法等途徑制備力學性能，溶脹性能優(yōu)異的納米復合水凝膠；采用不同方法對納米復

2、合水凝膠進行改性，通過FTIR，SEM，TEM，UV/Vis以及DSC.對改性后凝膠結構形態(tài)與性能的研究，揭示納米復合水凝膠中粘土和聚合物之間的作用機理；初步考察了納米復合水凝膠在藥物緩釋、醫(yī)用阻隔材料方面的應用，取得了以下主要研究結果：
　　 (1)選用了一種鋰皂石/(Laponite XLS，粘土S)作為交聯(lián)劑，通過原位溶液聚合方法合成了一系列高粘土含量的PAAm/粘土、PNIPAAm/粘土納米復合水凝膠(S-M凝膠、S-N

3、凝膠)。將初制備的凝膠分別在不同濃度的AAm、NIPAAm單體水溶液后處理，發(fā)現(xiàn)該凝膠在其單體水溶液中處理后表現(xiàn)出不同尋常的溶脹行為。對于某一特定凝膠，存在一個臨界濃度c*([AAm]w/v％)，當單體水溶液的濃度低于c*時，凝膠充分溶脹；而當單體水溶液的濃度高于c*時，凝膠結構坍塌，凝膠與溶液成為一體，溶液的粘度增大。S-M凝膠在AAm水溶液中的臨界濃度c*與該凝膠中的聚合物含量cp存在定量關系，c*≈cp。元素分析和TEM觀察表明，

4、這種凝膠在單體水溶液中后處理，凝膠的物理結構發(fā)生變化，部分高分子鏈及少量的粘土片會從大塊凝膠中脫離出來進入到溶液中。通過對凝膠溶劑后處理的溶脹行為的考察，直觀的證明了這種丙烯酰胺基聚合物/粘土納米復合水凝膠是以粘土為交聯(lián)劑，通過物理交聯(lián)而成。
　　 (2)通過原位聚合法合成了一系列PNIPAAm/粘土/線性PAAm復合水凝膠(S-P納米復合水凝膠)。線性PAAm的加入影響了PNIPAAm/粘土納米復合水凝膠的物理性能：S-P納米

5、復合水凝膠抗拉和抗壓強度、彈性回復性、相轉變溫度、透光性、溶脹速率和平衡溶脹率可由線性PAAm含量調(diào)控。結構分析表明，線性PAAm和粘土發(fā)生相互作用會形成特定的“親水區(qū)域”。選用小牛血清(BSA)作為藥物釋放模型，凝膠載藥系統(tǒng)對BSA藥物可以持續(xù)、穩(wěn)定釋放33天。
　　 (3)通過兩步法制備PNIPAAm/粘土/PAAm有機無機互穿網(wǎng)絡水凝膠(IPN水NN)，化學交聯(lián)PAAm的引入，使IPN水凝膠交聯(lián)密度增大；相轉變溫度(LCS

6、T)從32.0℃右移到了33.4℃；凝膠的退溶脹速率大大提高，在50℃水浴里10 min內(nèi)失去90％1的水；隨著PAAm含量的提高，IPN水凝膠的動態(tài)儲能模量增加；選用BSA作為藥物模型釋放，凝膠載藥系統(tǒng)可以獲得快速的BSA藥物釋放效果，并且藥物釋放速率可由溫度，粘土含量進行控制。
　　 (4)將消毒后的一系列聚丙烯酰胺(PAAm)-co-聚 N-異丙基丙烯酰胺/(PNIP AAm)/粘土納米復合水凝膠進行了生物相容性實驗，如體

7、外的細胞毒性試驗，體內(nèi)的熱原試驗、急性全身毒性試驗和致敏試驗。結果表明，通過調(diào)節(jié)凝膠中PNIPAAm與PAAm的比例可使材料符合第三類植入物材料要求；將納米復合水凝膠作為頦神經(jīng)和血管之間的阻隔材料并與傳統(tǒng)的滌綸材料進行對比，初步動物學實驗結果表明，納米復合水凝膠相對于傳統(tǒng)的滌綸材料，具有更高的塑性，對神經(jīng)組織學影響小，頦神經(jīng)縱切面與橫切面均見神經(jīng)軸索排列致密，接近無間置物組，與周圍組織融合較好，為拓展凝膠材料的應用領域，推動微創(chuàng)外科的發(fā)