響應性高分子微凝膠的相變行為及應用.pdf

1、微凝膠/納米凝膠是一類交聯的聚合物粒子，這類物質具有高的水含量、生物相容性及可調節(jié)的化學、物理等性質，如果其中包含水溶性或水可溶脹性的聚合物鏈亦可稱之為水凝膠。其具有的獨特性質，使得微凝膠在藥物傳輸(DDS)、生物分離等領域有著極為重要而廣泛的應用價值，且長期以來一直是科研領域研究的熱點。當前和今后對于微凝膠應用領域的研究，主要集中在如何很好的控制這些性質上，主要包括生物醫(yī)藥上的官能化、粒子尺寸的控制、降解性質及藥物的持續(xù)可控釋放及殘留

2、物的移除。這篇論文主要集中研究環(huán)境(溫度、pH等)響應型微凝膠在外界刺激改變時的相轉變動力學及其特征弛豫時間與微凝膠初始粒徑之間的標度關系，以及功能化的微凝膠在重金屬離子檢測方面的應用。具體來說，本論文的工作包括以下幾個方面：
　　 1.利用自由基乳液聚合法，制備環(huán)境(pH、溫度等)響應型的聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP)和聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝膠。通過停流光譜儀的快速混合裝置實現pH值或溫度躍變，并結合光

3、散射和熒光分辨技術，檢測輸出信號隨時間變化的動力學曲線，分析微凝膠的相轉變行為及其溶脹/收縮的重要動力學過程，選擇合適的擬合手段，得出每個過程對應的特征弛豫時間，并揭示微凝膠尺寸與相轉變特征時間之間的標度關系。
　　 2.在研究微凝膠相轉變動力學的基礎上，進一步對影響相轉變行為的因素進行了探討。首先合成了含有對光敏感弱鍵單元(2-硝基芐酯)的PNIPAM微凝膠，這種弱鍵在紫外光照下可以斷裂并產生親水性的官能團，通過控制光照時間及

4、共聚單元的比例，可以很好的實現在不同溫度下對微凝膠相轉變行為(體積變化)的調控，并可以通過熒光共振能量轉移(FRET)體系對該過程進行監(jiān)控；另外，合成了含有能夠選擇性絡合離子的冠醚單元的PNIPAM微凝膠，通過主客體分子識別，一旦配合上相應的離子(K+)后，也能大大改善其親水性，同樣可以實現在不同溫度下對微凝膠相轉變行為(體積變化)的調控，并可以通過FRET對該過程及其動力學進行監(jiān)控。
　　 3.基于聚(N-異丙基丙烯酰胺)(P

5、NIPAM)的溫度響應性質，制備了含有特定檢測基元的微凝膠基化學傳感器，實現了對水溶液中特定重金屬離子高效、高選擇性檢測，檢測性能可以通過溫度進行調控。該課題首次合成了含有吡啶單元，在溶液中可以高效、高選擇性的捕捉金屬二價銅離子(Cu2+)的配體單體，并將該單體與具有熒光性質的丹磺酰單體通過自由基乳液聚合，無規(guī)共聚入輕度交聯的溫度響應性PNIPAM微凝膠中。該傳感器在不同溫度時，呈溶脹或收縮狀態(tài)，共聚的吡啶單體可以高效、高選擇性的捕捉溶

6、液中的Cu2+，形成的Cu2+-吡啶配合物可以有效的淬滅臨近丹磺酰分子的熒光，通過檢測丹磺酰熒光強度的變化，從而達到檢測溶液中Cu2+的目的。
　　 4.結合原子轉移自由基聚合(ATRP)與“點擊”化學(Click Chemistry)技術，合成了兩親性的Poly(PMMA-alt-PNIPAM)交替共聚物，并研究了該種聚合物在水溶液中的自組裝行為，可以形成以PMMA為核、PNIPAM為殼層的球形膠束，利用TEM、LLS、DSC