聚丙烯酰胺水凝膠的pH敏感性及釋放性能研究.pdf

1、具有刺激響應性的高分子水凝膠材料在化學機械、人工肌肉、藥物傳遞和釋放、膜分離、化學閥等諸多領(lǐng)域都具有廣泛的應用前景。無論從學術(shù)價值還是應用價值對這一領(lǐng)域的研究都有重要的意義。本文在第一部分以聚丙烯酰胺水凝膠的pH敏感性為切入點全面分析了水凝膠pH敏感性的形成機理，以及溶脹比的特征，推導了平衡溶脹比計算公式；第二部分主要研究含有聚苯胺填充物的聚丙烯酰胺水凝膠的pH敏感性以及在不同pH環(huán)境下的聚苯胺釋放性能，通過對聚苯胺釋放濃度的變化規(guī)律、

2、釋放速率、擴散系數(shù)的計算和分析，總結(jié)出了聚苯胺釋放濃度的計算公式從而實現(xiàn)了對凝膠—填充物體系藥物釋放的理論控制。 1．制備了不同交聯(lián)密度的聚丙烯酰胺水凝膠(PAAm)，實驗研究了各種聚丙烯酰胺水凝膠在酸性、中性、中強堿(pH=11-13)、強堿(pH＞13)的pH環(huán)境中的刺激響應性。通過實驗發(fā)現(xiàn)，聚丙烯酰胺水凝膠的平衡溶脹比隨pH的增加呈現(xiàn)三個不同的階段即：低平區(qū)、峰值區(qū)、衰減區(qū)，對應不同的階段凝膠的平衡溶脹比出現(xiàn)了從緩慢增加到

3、達到峰值再迅速衰減的變化規(guī)律。造成凝膠溶脹比變化的原因主要是由于凝膠內(nèi)部可離子化基團的電離度變化的結(jié)果，對于離子型凝膠溶脹的主要驅(qū)動力是凝膠內(nèi)部的靜電排斥力、凝膠內(nèi)外離子濃度差、凝膠分子與溶劑的相互作用，其中靜電排斥力是主要因素；聚丙烯酰胺水凝膠pH敏感性的另一個特征是在相同的pH環(huán)境下平衡溶脹比的大小由凝膠網(wǎng)絡(luò)中的有效鏈數(shù)目和凝膠中大分子的質(zhì)量決定，平衡溶脹比隨有效鏈數(shù)目的增加而減小，隨凝膠大分子質(zhì)量的增加而增加。出現(xiàn)溶脹比衰減的原因

4、是低分子鹽效應造成的。以Flory的凝膠溶脹比公式為基礎(chǔ)進行簡化得到離子型水凝膠平衡溶脹比公式qm2/3=i(m+m1)ρmono/ρpopyMN1其中i是凝膠網(wǎng)終中可離子化基團的電離度、m是單體的質(zhì)量、m1是交聯(lián)劑的質(zhì)量、ρpoly是聚合物的密度、ρmono是單體的密度、M是結(jié)構(gòu)單元的摩爾質(zhì)量、N1是交聯(lián)劑的物質(zhì)的量。利用該公式可以很好的預測和控制離子型凝膠的平衡溶脹比。 2．制備了含有聚苯胺填充物的聚丙烯酰胺水凝膠(PANI

5、—PAAm)，通過紅外光譜分析了聚苯胺—聚丙烯酰胺共混物的結(jié)構(gòu)。通過PANI—PAAm的pH敏感性實驗，驗證對聚苯胺結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果即非電解質(zhì)的剛性大分子對離子型凝膠的溶脹比影響很小。通過紫外分光光度儀測定了不同交聯(lián)密度，不同聚苯胺含量的聚丙烯酰胺水凝膠在不同pH環(huán)境下的聚苯胺釋放濃度。通過實驗可以發(fā)現(xiàn)聚苯胺的釋放濃度隨著時間增加出現(xiàn)三個不同的釋放階段，分別是小分子擴散階段、束縛擴散階段、和大分子擴散階段。另外大分子釋放初期的釋放速率隨p