智能響應性聚乙二醇納米水凝膠的合成與應用.pdf

1、智能響應性的納米水凝膠能夠通過改變自身的理化性質(zhì)而對外界環(huán)境(如pH值、溫度、生物分子、電場、磁場等)的變化做出快速的響應(通常響應速率為數(shù)分鐘或幾秒鐘)。聚乙二醇(PEG)是一種生物相容性優(yōu)異的材料，目前被廣泛應用于藥物傳輸、基因轉(zhuǎn)移、免疫沉淀分析及組織工程等方面。PEG本身具有溫敏性，但其低臨界溶解溫度(LCST)較高(約100℃)，極大的限制了其廣泛的應用。研制開發(fā)具有快速響應性、生物相容性以及對人體溫度敏感的納米水凝膠材料是目前

2、智能材料的研究熱點。
　　我們制備了聚乙二醇二丙烯酸酯-甲基丙烯酸(PEGDA/MAA)納米水凝膠，發(fā)現(xiàn)其在體溫條件下具有明顯的體積相變，由此展開了一系列工作。本論文具體研究內(nèi)容如下：
　　1、采用水相沉淀聚合的方法制備了一系列聚PEGDA/MAA納米水凝膠，以MAA為功能單體，PEGDA(Mw=258，575，700)為交聯(lián)劑，過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑。通過掃描電鏡、核磁共振、動態(tài)光散射以及電位滴定的方法研究了單體投入量

3、、交聯(lián)度和交聯(lián)劑類型等制備條件對合成的影響。通過變溫紫外測定不同溫度下凝膠溶液的透過率變化，考察了 MAA含量、pH值及鹽濃度對所得納米水凝膠的溫敏性的影響。實驗結果表明，當單體投入比低于0.5 wt％，高于0.2 wt%時，可以得到穩(wěn)定的納米水凝膠。MAA的引入是形成穩(wěn)定納米顆粒的關鍵因素。聚 PEGDA/MAA納米水凝膠的 LCST值隨著MAA含量的升高，鹽濃度的增加以及 pH值的降低而降低。聚 PEGDA/MAA(40/60， m

4、ol/mol)納米水凝膠在模擬胃液中的LCST為35℃，接近人體溫度，通過負載抗癌藥物5-氟尿嘧啶(5-FU)及在模擬胃液與模擬腸液下的控制釋放考察了所得納米水凝膠的藥物負載與傳輸能力。在模擬腸液中的釋放速率(45.5%)低于在模擬胃液中的釋放速率(82.4%)。
　　2、為了提高單體投入比，采用溶劑熱聚合的方法得到一系列聚PEGDA/MAA水凝膠。選擇了水、乙醇、乙腈、乙酸、二甲基亞砜(DMSO)為溶劑，以MAA為功能單體， P

5、EGDA575為交聯(lián)劑，兩者的摩爾比為40/60，APS為水相引發(fā)劑，偶氮二異丁腈(AIBN)為油相引發(fā)劑。通過核磁共振及電位滴定考察了溶劑、單體投入量及反應溫度對合成的影響。通過變溫紫外考察了單體投入比對其溫敏性的影響。實驗結果表明，在單體投入比為8 wt%時，只有在乙醇中能夠得到穩(wěn)定分散液，而在其他溶劑中得到粘稠物或柱狀凝膠。隨著單體投入比的增加，所得聚合物中MAA的的含量愈接近單體的投入比。相比于水相沉淀聚合，溶劑熱聚合的方法將單

6、體投入量提高了25-40倍。聚PEGDA/MAA水凝膠在模擬胃液中的LCST隨著單體投入比的增加而降低(70-30℃)。
　　3、考察了所得聚PEGDA/MAA納米水凝膠的高臨界溶解溫度(UCST)行為。實驗結果表明，納米水凝膠在乙醇中具有UCST，而在乙酸、乙腈及二甲基亞砜等其他三種溶劑中，在所測溫度范圍內(nèi)沒有明顯的相變現(xiàn)象，并且所得納米水凝膠在乙醇中的UCST值隨著水凝膠濃度的增大而升高(43-58℃)。提出了其UCST轉(zhuǎn)變行

7、為的機理，即高溫時(60℃)，氫鍵作用被破壞，聚合物的溶解度增加，呈現(xiàn)為納米顆粒；較低溫度時(25℃)，聚合物鏈段之間的氫鍵作用增強，聚合物溶解度降低，顆粒之間發(fā)生收縮聚集，成為微米級顆粒。
　　4、初步考察了聚PEGDA/MAA納米水凝膠的濃度及生物分子(溶菌酶及天門冬氨酸)對所得納米水凝膠自組裝行為的影響。實驗結果表明，在pH1.0時，隨著納米水凝膠濃度的增加(2.5-5.0 mg/ml)，納米水凝膠從納米顆粒聚集組裝成了微米