低溫收縮型水凝膠的制備

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1、低溫收縮型水凝膠的制備一．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.應(yīng)用和開發(fā)：近年來,國內(nèi)外很多學(xué)者在它的應(yīng)用和開發(fā)上做了很多工作，下面分幾方面對其具體應(yīng)用分類詳述:a.藥物的控釋溫敏性水凝膠可以感應(yīng)環(huán)境溫度的變化,改變?nèi)苊?收縮狀態(tài)來控制藥物的釋放。溫度變化可以是由于機體自身生理狀態(tài)變化而產(chǎn)生,也可以是人為采取的措施使局部溫度發(fā)生變化。事實上,PNPAM型凝膠的最低臨界溫度(LCST)可以通過共聚的和添加劑的加入這兩種方法進行調(diào)整,當(dāng)LCST調(diào)整到接近人體的生理溫度37℃時,它在人體內(nèi)的活性就能保持更長的時間。b.物料分離生物分離技術(shù)原理是利用各種物質(zhì)本身固有

2、的特性,如物質(zhì)吸附、結(jié)合、滲透等實現(xiàn)物質(zhì)分離。高分子凝膠因其響應(yīng)特性成為這一領(lǐng)域的新興代表。馮霞研究了(PNIPAM-co-GMA-Dex)凝膠對牛血清蛋白(BsA)的濃縮分離效果,發(fā)現(xiàn)其對蛋白質(zhì)溶液有較好的濃縮分離能力。將PNIPAM與具有識別功能的受體的配體(如細胞受體膚或抗體)或生物分子受體結(jié)合在一起,結(jié)合物混合在多組分溶液中,結(jié)合物會與親和體發(fā)生選擇性配位。當(dāng)溫度發(fā)生較大的變化時,配合物、聚合物一配體/受體結(jié)合物就會沉淀出來,達到從溶液中分離出來的效果。另外,通過控制孔徑的水凝膠達到分離生化物質(zhì)的目的。c.酶的固定末端具有官能團的單

3、體(如N-丙烯酞氧基玻拍酸亞胺(NASI)或甲基丙烯酸縮水甘油酷(GMA)、N-丙烯酞胺氧基苯鄰二甲酞亞胺(NAPI)),通過普通的自由基聚合,與MPAM合成共聚物,這一類聚合物具有溫敏特性,如果要執(zhí)行酶的固定,就要采用偶合反應(yīng),將酶與這類共聚物合成生物大分子,而由于有了PNIPAM的引入,使得該生物大分子也具有溫敏特性。另一方面,這種固定化酶的方法,還能合成另外一種酶,這類酶定義為是對溫度敏感的溶解一非溶解的固定化酶,它具有提高酶的穩(wěn)定性、能重復(fù)使用,并且易于分離的優(yōu)點。d.免疫分析采用PNIPAM作載體而建立的免疫分析方法具有均相免疫分

4、析速度快和異相免疫分析靈敏度高的特點。朱慶枝采用偶連的方法,將抗體和PNIPAM聚合,用異硫氰酸螢光素標(biāo)記羊抗人乙肝表面抗原抗體,創(chuàng)立了夾心型熱敏相分離熒光免疫分析乙肝表面抗原的新方法。e.醫(yī)用生物高分子材料PNIPAM與具有生物活性的大分子聚合,形成聚合物,這是較常見的應(yīng)用。這一過程將PNIPAM的環(huán)境響應(yīng)、溫敏特性傳遞到生物分子上,使該生物分子成為水溶性的智能聚合物一生物分子結(jié)合物。生物醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的主要機理是:PNIPAM的一端或兩端的端基及側(cè)鏈結(jié)合上生物分子,而PNIPAM的存在方式可以是水溶性聚合物、接枝在固體載體上的聚合物、以物理

5、方式吸附于固體載體上的聚合物或是水凝膠的某個聚合物鏈斷。f.調(diào)光材料Weissman利用PNIPAM的自組裝性質(zhì),首先是制備了特殊的薄膜材料,當(dāng)處于高溫狀態(tài)下,PNIPAM會聚集成微球,加劇了光散射的作用,利用這一特性研發(fā)出新的具有調(diào)光功能的調(diào)光材料。另外利用凝膠包埋、嵌段共聚物的自組裝等方法,也可以設(shè)計制備出其他調(diào)光材料。g.其他方面的應(yīng)用PNIPAM由于具有獨特的性質(zhì),除了以上應(yīng)用外,還廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域。比如在治理沙漠化、反應(yīng)控制、水合物抑制劑、形狀可控凝膠和裝飾材料、熱記錄和熱標(biāo)記功能膜、增稠劑、絮凝劑、金屬離子濃集與分離等方面也具

6、有廣泛的應(yīng)用。2.合成方法：目前，PNIPAAm水凝膠的制備途徑有多種，按照其成孔機理可分為相分離法、乳液模板法、致孔劑法、聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)法和冷凍聚合法等。a.相分離法相分離法是通過各種手段使得反應(yīng)溶液或聚合物水溶液產(chǎn)生不同的聚集相，形成聚合物富集相和聚合物貧相而發(fā)生相分離，除去溶劑相而在聚合物基體內(nèi)留下孔洞。相分離法制備的多孔溫敏性水凝膠溫度響應(yīng)速率較傳統(tǒng)無孔凝膠大幅提高，其溶脹速率提高了5～6倍，為其在藥物傳輸、吸水及傳感器方面的應(yīng)用提供了優(yōu)勢，但熱致相分離法制備的多孔水凝膠控釋系統(tǒng)不適用于高溫下易變性的藥物。b.乳液模板法以乳液作為模

7、板，可制得不同孔徑的多孔凝膠，且孔分布比較均勻?？讖娇梢愿鶕?jù)乳液中表面活性劑和油的含量進行調(diào)節(jié)。因此，其可調(diào)控性大，操作方便，但在去除模板時需使用大量有機溶液，對環(huán)境污染大，因此其在生物醫(yī)用材料和藥物緩控釋方面的應(yīng)用受到限制。c.致孔劑法在水凝膠聚合過程中，添加致孔劑，再用水或酸溶液浸泡凝膠，使致孔劑被溶解掉，而在其原有位置留下孔洞，從而獲得多孔結(jié)構(gòu)的方法稱為致孔劑法。致孔劑是溶于水的聚乙二醇(PEG)和溶于酸的CaCO和硅膠顆?？诘?。這種制備方法的不足之處在于溶解、水洗、浸泡以及去除致孔劑等過程需耗費時間，延長了材料制備周期；同時產(chǎn)物中易

8、殘留少量未被洗脫的致孔劑，有致孔劑殘留的問題。d.聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)法聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN或IPNs)是由兩種或兩種以上聚合物通過網(wǎng)絡(luò)互穿、交聯(lián)纏結(jié)而形成的一類獨特的聚合物共混物或