智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

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1、智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻等:智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻②　胡道道　崔亞麗(陜西師范大學(xué)化學(xué)系　西安710062)①16智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻等:智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻②　胡道道　崔亞麗(陜西師范大學(xué)化學(xué)系　西安710062)①16智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻等:智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻②　胡道道　崔亞麗(陜西師范大學(xué)化學(xué)系

2、　西安710062)①16智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻等:智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻②　胡道道　崔亞麗(陜西師范大學(xué)化學(xué)系　西安710062)①16智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻等:智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻②　胡道道　崔亞麗(陜西師范大學(xué)化學(xué)系　西安710062)①16智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻等:智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻②　胡道道　

3、崔亞麗(陜西師范大學(xué)化學(xué)系　西安710062)①16智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻等:智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀智能型高分子水凝膠的應(yīng)用研究現(xiàn)狀房　喻②　胡道道　崔亞麗(陜西師范大學(xué)化學(xué)系　西安710062)①16提　要　介紹了智能型高分子和高分子水凝膠在分子器件、調(diào)光材料、生物醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究現(xiàn)狀。外部條件變化的消失而消失。正是基于智能型大分子的這種可控構(gòu)象變化人們設(shè)計制作了各種截留分子量可調(diào)控分離膜。例如,Ito及其合作者[5,6]將末端帶二硫鍵的聚(L-谷氨酸)接枝

4、到聚碳酸酯膜的孔道結(jié)構(gòu)中,利用這種大分子在pH低時構(gòu)象收縮,pH高時構(gòu)象伸展調(diào)控膜的孔道大小。實驗表明該膜對水的透過性依賴于溶液的pH,溶液離子強度的變化也會影響水的透過性,離子強度增大時,水的透過性對pH的依賴性降低。0　引言1996年,美國麻省理工學(xué)院(MIT)的物理學(xué)家ToyoichiTanaka因發(fā)現(xiàn)智能型水凝膠(IntelligentHydrogels或SmartHydrogels)而獲當(dāng)年探索者雜志新技術(shù)發(fā)現(xiàn)獎。所謂智能型水凝膠是指對外來刺激具有可逆響應(yīng)性、在水中可以溶脹的凝膠。由于這

5、類材料對外來刺激的可逆響應(yīng)性使其在分子器件,調(diào)光材料,生物活性物質(zhì)的溫和、高效分離,酶和細胞的智能固定化以及藥物可控釋放等高新技術(shù)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用?；谶@樣的認識,1992年美國著名風(fēng)險投資商GeorgeWMcKinney與Tanaka合作創(chuàng)辦了GelSciences公司,致力于智能型水凝膠的工業(yè)應(yīng)用開發(fā)。兩年后,McKinney聯(lián)合另一位風(fēng)險投資商EyalSRon創(chuàng)建了由GelSciences控股的GelMed公司,該公司致力于智能型水凝膠的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用開發(fā)。由于在隨后的幾年里GelMed的業(yè)務(wù)發(fā)

6、展較之前者更快,因此兩公司又合并為GelSciences/GelMed公司,以集中力量推進智能型水凝膠的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。智能型水凝膠的合成和應(yīng)用研究涉及學(xué)科眾多,具有顯著的多學(xué)科交叉特點,是當(dāng)今最具挑戰(zhàn)的高新技術(shù)研究前沿領(lǐng)域之一。關(guān)于智能型水凝膠的合成和性能研究已有多篇綜www.wenku1.com述發(fā)表,本文重點介紹智能型水凝膠及與之密切相關(guān)的智能型大分子在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究現(xiàn)狀。[1-4](a)(b)圖1　(a)丙烯酰脯氨酸(b)雙烯丙基碳酸二甘醇酯的分子結(jié)構(gòu)基于智能型水凝膠的可控溶脹收縮,

7、Yoshida等[7]設(shè)計制作了一種溫控化學(xué)閥,他們將丙烯酰脯氨酸甲酯(圖1(a))與雙烯丙基碳酸二甘醇酯(圖1(b))按6∶4摩爾比共聚,得到聚合物膜,然后將此膜在NaOH溶液中用離子束技術(shù)蝕刻得到多孔膜。顯微觀察發(fā)現(xiàn)膜孔道在0℃時完全關(guān)閉,30℃16時完全開放。Osada等將丙烯酸與丙烯酸正硬酯酰醇酯共聚得到了一種具有形狀記憶功能的溫敏水凝膠。這種材料的形狀記憶本質(zhì)在于長鏈硬脂酰側(cè)鏈的有序、無序可逆變化?；谶@種材料他們設(shè)計制作了另一種溫控化學(xué)閥。利用聚電解質(zhì)水凝膠的電致收縮性質(zhì),Osada等

8、[9]將多孔性聚電解質(zhì)凝膠膜的邊緣固定,在膜的上下分別連接電極。因電致收縮和膜邊緣固定,施加電場時,膜孔徑增大,撤去電場后,膜重新溶脹,由此可以控制膜的開、關(guān)或孔徑[8]1　化學(xué)膜和化學(xué)閥大分子在溶液中的構(gòu)象除了取決于大分子自身的結(jié)構(gòu)本性外,還與大分子與大分子、大分子與溶劑之間的相互作用以及大分子溶液所處的外部環(huán)境條件有關(guān)。對智能型大分子而言,其構(gòu)象會因外部某種條件的微小變化而發(fā)生突變,而且這種變化可因①國家自然科學(xué)基金(29973024),陜西省自然科學(xué)基金(99H13)及教育部