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《溫敏性水凝膠在抗菌領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、·３８·高分子通報２０１５年１２月溫敏性水凝膠在抗菌領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展魏金光１，２，陳宇飛１，２，杜春貴１，２＊，劉宏治１，２＊（１．浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院，臨安３１１３００；２．浙江農(nóng)林大學(xué)浙江省木材科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，臨安３１１３００）摘要：智能水凝膠是一種能在水中溶脹而不溶于水的高分子聚合物，且能對外界刺激而作出應(yīng)答的一類凝膠體系。溫敏水凝膠是智能水凝膠的一種，它能根據(jù)環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生體積相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，與抗菌劑復(fù)合可使其具有抗菌活性。溫敏水凝膠可以根據(jù)環(huán)境溫度的變化間斷式地釋放抗菌劑，提高抗菌劑的效用時間，可應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、紡織等領(lǐng)域。本文介紹了溫敏水凝膠的溫敏
2、機理，重點綜述了近年來與抗菌劑相結(jié)合的丙烯酰胺、泊洛沙姆、殼聚糖及聚乙二醇－ｂ－聚酯類共聚物等溫敏性復(fù)合水凝膠在抗菌應(yīng)用方面的研究進(jìn)展，并探討了近年來抗菌復(fù)合水凝膠研究存在的問題及未來的研究方向。關(guān)鍵詞：水凝膠；溫敏；抗菌；研究進(jìn)展水凝膠是一種能在水中溶脹而不溶于水的高分子聚合物，通常兼有親水和疏水兩種基團(tuán)，能吸收本［１］身質(zhì)量數(shù)十倍乃至數(shù)百倍的水。智能水凝膠是指能對外界刺激而作出響應(yīng)的一類凝膠體系，其中具有［２］代表性的是溫度敏感型水凝膠（以下簡稱溫敏水凝膠）。溫敏水凝膠能根據(jù)環(huán)境溫度的變化而作出可［３］逆性的物理性響應(yīng)（膨脹或收縮）。此類水凝膠含有一定比例的溫敏性成分
3、，當(dāng)外界溫度達(dá)到或超過某一臨界值時，其體積就會發(fā)生突躍式變化，此現(xiàn)象稱為水凝膠的體積相轉(zhuǎn)變，相應(yīng)溫度稱為體積相轉(zhuǎn)變溫［４］度（ＶｏｌｕｍｅＰｈａｓｅＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＶＰＴＴ）。基于其獨特的溫度響應(yīng)性能，溫敏水凝膠被廣泛［５］［６］［７］應(yīng)用于藥物控釋、活化酶固定、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。進(jìn)入２１世紀(jì)，科技日新月異，經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)，人們對所生活的環(huán)境質(zhì)量的要求也愈來愈高。人類生活的環(huán)境中普遍存在著有害細(xì)菌，時刻威脅人們的身體健康。近年來，抗菌材料是新材料研發(fā)的焦［８］［９］點之一，其核心是抗菌劑。抗菌劑一般分為無機抗菌劑和有機抗菌劑兩大類。有機類抗菌劑
4、具有殺菌速度快、抗菌性能好、環(huán)境友好等優(yōu)點，但是穩(wěn)定性差，易分解，使用壽命短，主要用在樹脂、纖維、紙張、［１０］醫(yī)療、水處理及塑料等領(lǐng)域；無機類抗菌劑的耐熱溫度較高，使用壽命長，但是使用條件和場合受限，［１１］易污染環(huán)境，主要用于建材、醫(yī)療和紡織品等領(lǐng)域。為彌補上述兩類抗菌劑的不足，國內(nèi)外學(xué)者不斷研究與探索，將有機與無機抗菌劑復(fù)合，使復(fù)合藥劑兼具有機抗菌劑的即效性、環(huán)保性和無機抗菌劑的安全性、耐熱性。然而，抗菌劑的長效性依然是研究的難題所在。［１２～１４］近年來，聚合物／無機粒子納米水凝膠增強增韌、多響應(yīng)性及多功能性的研究與應(yīng)用頻頻報道。聚合物／無機粒子納米復(fù)合水凝膠不但
5、具有無機物的剛性、尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性，還具有聚合物水凝膠的韌性、吸水溶脹性及刺激響應(yīng)性，另外納米材料的優(yōu)點也兼顧其中。據(jù)此，國內(nèi)外學(xué)者將聚合物復(fù)合水凝膠與無機納米抗菌劑相復(fù)合，使水凝膠既具有固有的環(huán)境響應(yīng)特性，又兼顧抗菌劑的抗菌性能，以此提［１５］高抗菌劑的使用壽命。本文簡要闡述了溫敏水凝膠的溫敏機理及其應(yīng)用概況，重點綜述近年來與抗菌劑相結(jié)合的丙烯酰胺類、泊洛沙姆類、殼聚糖類及聚乙二醇－聚酯類嵌段共聚物等溫敏聚合物水凝膠在抗菌方面的研究進(jìn)展，最后討論了近年來抗菌水凝膠存在的問題及未來研究的方向。１０．１４０２８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－３７２６．２０１５．１２．００５收
6、稿：２０１５－０３－０２；修回：２０１５－０５－０６；基金項目：國家自然科學(xué)基金（Ｎｏ．３１３７０５６８）和浙江農(nóng)林大學(xué)科研發(fā)展基金人才啟動項目（Ｎｏ．２０１３ＦＲ０８８）；作者簡介：魏金光（１９８９－），男，在讀碩士研究生，研究方向為竹材工業(yè)化利用；＊通訊聯(lián)系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｕｎｇｕｉｄｕ＠１６３．ｃｏｍ，Ｔｅｌ：０５７１－６１０６１９５７；Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｚｌｉｕ＠ｉｃｃａｓ．ａｃ．ｃｎ，Ｔｅｌ：０５７１－６３７４６５５２．第１２期高分子通報·３９·１溫敏性水凝膠的溫敏機理溫敏水凝膠是一類能感知外界溫度變化而作出及時應(yīng)答的智能水凝膠。當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時，水凝膠
7、的體積會隨之變化；當(dāng)外界溫度達(dá)到或超過ＶＰＴＴ時，水凝膠就會出現(xiàn)體積相轉(zhuǎn)變—溶脹或去溶脹現(xiàn)象。根據(jù)環(huán)境溫度達(dá)到ＶＰＴＴ時體積相轉(zhuǎn)變方向的不同，溫敏水凝膠分為熱脹和熱縮兩種類型。如圖１所示，當(dāng)環(huán)境溫度低于ＶＰＴＴ時水凝膠呈收縮狀態(tài)，而溫度高于ＶＰＴＴ時處于溶脹狀態(tài)，這種水凝膠稱為熱脹型溫敏水凝膠，此時ＶＰＴＴ稱為較高臨界溶液溫度（ＵｐｐｅｒＣｒｉｔｉｃａｌＳｏｌｕｔｉｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＵＣＳＴ）；反之，稱為熱縮型溫敏水凝膠，相應(yīng)的ＶＰＴＴ稱為較低臨界溶液溫度（ＬｏｗｅｒＣｒｉｔｉｃａｌＳｏｌｕｔｉｏｎ［１６］Ｔｅｍｐｅ
