海藻酸鈉聚（n異丙基丙烯酰胺）ph溫度敏感水凝膠的制備及結(jié)構(gòu)與性能的研究

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1、東華犬掌博士學(xué)位論文海藻酸鈉／聚(N一異丙基丙烯酰胺)pH／溫度敏感水凝膠的制畚及結(jié)構(gòu)與性能的研究摘要環(huán)境敏感性水凝膠(智能水凝膠)在藥物控制釋放、酶的固定化及生物物質(zhì)分離提純等方面有著誘人的應(yīng)用前景，因而近年來受到普遍關(guān)注。目前，無論在學(xué)術(shù)還是在應(yīng)用領(lǐng)域，以pH／溫度敏感水凝膠的研究尤為活躍。本文從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，選用具有優(yōu)良溫敏性的聚(N一異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)及pH敏感的天然高分子海藻酸鈉(SA)為基本原料，制備了系列新型pH／溫a度敏感SA／PNIPAAm水凝膠，系統(tǒng)地研究了這類凝膠的結(jié)構(gòu)對其溶脹、消溶脹性能的影響，進(jìn)一步提出了改善這類凝膠響應(yīng)速率

2、的新途徑，并對其響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討，同時對這類凝膠的藥物緩釋性能進(jìn)行了初步地研究，取得了以下主要研究結(jié)果：1．采用半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(semi．IPN)制各了一類新型SA／PNIPAAm半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠，對這類水凝膠的溫度及pH敏感行為進(jìn)行了詳細(xì)地研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在強(qiáng)酸條件下(pH=1．2)，SA／PNIPAAmsemi—IPN水凝膠溶脹度小于PNIPAAm水凝膠的溶脹度；在弱堿條件下(pH=7．4)，結(jié)果相反，即SA／PNIPAAmsemi-IPN水凝膠溶脹度大于PNIPAAm水凝膠的溶脹度，而且凝膠中SA的含量越高這種趨勢表現(xiàn)得越明顯。無論在酸性還是堿性條

3、件F，隨著溫度的升高，SA／PNIPAArnsemi-IPN水凝膠都表現(xiàn)出“熱縮型”溫敏特性。在相轉(zhuǎn)變溫度以下，SA／PNIPAAmsemi，IPN水凝膠有明顯的pH響應(yīng)性。2．對SA／PNIPAAmsemi．IPN水凝膠在不同條件下的溶脹動力學(xué)及消溶脹動力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在堿性條件下，SA／PNIPAAmsemi·IPN水凝膠的溶脹速率隨著sA用量的增加而增大。另外，溫度對溶脹速率的影響與pH有關(guān)，pH對凝膠溶脹速率的影響與溫度有關(guān)。用一級動力學(xué)方程可以描述SA／PNIPAAmsemi-IPN凝膠的消溶脹過程，并且凝膠的消溶脹速率隨著凝膠中sA用量的增加而增大。

4、3研究了SA分子量及用量對SA／PNlPAAmsemi-IPN水凝膠溶脹性能的影響。結(jié)果表明。SA分子量增加，SA／PNIPAAmsemi—IPN水凝膠的平衡溶脹度增大。在酸性條件下(pH=1．0)，SA／PNIPAAmsemi—IPN水凝膠的溶脹速率隨著sA分子量的增加而降低；在弱堿性條件下(DH=74)，凝膠的溶脹速率隨著SA分子量的增加而增大。SA用量較低時．其分子量的大小對SA／PNIPAAmsemi．IPN水凝膠消溶脹速率的影響比較明顯。東華大掌博士學(xué)位論文4．將線性PNIPAAm和sA分子同時引入到PNIPAAm凝膠中，制各了交聯(lián)聚Ⅲ．異雨基丙烯酰胺)／(海藻

5、酸鈉／聚(N一異丙基丙烯酰胺))半互穿網(wǎng)絡(luò)(Cr-PNIPAAm／(SA]PNIPAAm)semi—IPN—II)水凝膠。在弱堿性條件下(pH=7．4)，改變sA與線性PNIPAAm的配比對Cr-PNIPAAm／(SA／PNIPAAm)semi—IPN—II水凝膠的溶脹度沒有太大的影響。而在酸性條件下(pH=1．0)，其溶脹度隨著sA與PNlPAAm配比的減小而增大。當(dāng)sA與PNIPAAm的配比在20：80一10：90的范圍內(nèi)，Cr-PNIPAAm／(SA／PNlPAAm)semi．IPN．II水凝膠有最大的消溶脹速率。5在NaCI溶液中制備了快速溫度響應(yīng)的SA／PNlP

6、AAmsemi．IPN水凝膠。這類水凝膠的消溶脹速率隨著反應(yīng)液中NaCl溶液濃度的增加而增大，在1min內(nèi)失水率即可達(dá)95％以上，4rain內(nèi)其消溶脹就達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)反應(yīng)液中NaG濃度相同時，SA的分子量越低所制備的SA／PNIPAAmsemi．IPN水凝膠的消溶脹速率越快。結(jié)構(gòu)研究表明，這類水凝膠具有多孔的非均相結(jié)構(gòu)。6以sA為高分子骨架制各了SA-g—PNIPAAm溫敏型兩親性共聚物。采用濁度法研究了接枝率的大小以及溶液的pH對接枝共聚物溫敏性的影響。結(jié)果表明，接枝率越高，共聚物溫敏性越強(qiáng)：pH越小，共聚物的溫敏性越強(qiáng)。在PNIPAAm的最低臨界溶解溫度(LowCr

7、iticalSolutionTemperature．LCST)以上，用激光粒度儀研究了水凝膠納米粒子的形成過程。結(jié)果表明，隨著時間的延長，水凝膠納米粒子從大到小，最后趨于恒定；接枝率越高，水凝膠納米粒子越小。用原子力顯微鏡(AFM)觀察了水凝膠納米粒子在不同溫度下的形貌。在LCST以下溫度(25"C、28。C)時，水凝膠納米微粒形狀不規(guī)則且相互粘結(jié)，當(dāng)溫度升高至LCST以上(40℃)時，水凝膠納米微粒大小和形狀趨于均勻。7．以5氟尿嘧啶(5一FU)為模型藥物，對SA／PNIPAAmsemi．IPN水凝膠的釋藥性能做了初步研究。