温度及pH敏感黄原胶/PNIPAAm凝胶的制备及性能研究

论文摘要

环境敏感性水凝胶在药物控制释放、酶的固载化及生物物质分离提纯等方面有着诱人的应用前景。本文在总结前人大量工作的基础上,从分子设计的角度出发提出并尝试将具有优良温敏性的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）与具有良好生物相容性和在药物控释有应用潜力的黄原胶结合起来,合成了两种不同类型的温度和pH双重敏感的水凝胶,采用红外光谱（IR）、示差扫描量热法（DSC）等手段对合成产物的结构进行了表征,系统地研究了这类凝胶的温度和pH敏感性能,并对其溶胀、消溶胀性能及响应机理进行了探讨,取得了以下主要研究结果:（1）以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,将具有双官能团的顺丁烯二酸酐引入到天然高分子黄原胶分子上,从FTIR结果显示,顺丁烯二酸酐成功地接枝上黄原胶C6位置。（2）采用半互穿网络技术（semi-IPN）制备了一类新型Xanthan/PNIPAAm半互穿网络水凝胶,对这类水凝胶的温度及pH敏感行为进行了详细的研究。实验结果表明,去离子水和缓冲溶液（pH=2.2和pH=7.4）中semi-IPN水凝胶溶胀度均随着Xanthan含量增加溶胀度逐渐增加;随着温度的升高,Xanthan/PNIPAAm semi-IPN水凝胶都表现出典型的“热缩型”温敏特性。同时Xanthan/PNIPAAmsemi-IPN水凝胶有明显的pH敏感性。Xanthan/PNIPAAm半互穿网络水凝胶的溶胀与退胀性能与黄原胶的含量有较大关系,分析认为是具有螺旋刚性结构的黄原胶为凝胶网络中水分的吸收与排出提供了“通道”。但是Xanthan分子对凝胶的最低临界溶解温度（LCST）改变不大。（3）通过自由基聚合,制备了一类接枝改性黄原胶与NIPAAm共聚水凝胶（Xan-MA/PNIPAAm）。研究发现,共聚水凝胶的环境响应性能,溶胀、退胀性能与Xanthan/PMPAAm semi-IPN水凝胶相似,但是Xan-MA/PNIPAAm中前驱体的质量比对凝胶的LCST有较大影响,可以通过调节mXan-MA:mPNIPAAm来调节共聚凝胶的LCST。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 智能水凝胶简介
• 1.1.1 智能水凝胶的分类
• 1.1.2 智能水凝胶的应用
• 1.2 几种典型的天然高分子材料应用于药物载体材料的研究进展
• 1.2.1 黄原胶
• 1.2.2 海藻酸钠
• 1.2.3 壳聚糖
• 1.2.4 直链淀粉
• 1.2.5 环糊精
• 1.2.6 存在的问题和未来发展方向
• 1.3 研究目的、内容
• 第二章 黄原胶/NIPAAm凝胶的制备及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂及仪器
• 2.1.2 Xan/PNIPAAm共聚凝胶的制备
• 2.1.3 Xanthan/PNIPAAm semi IPN凝胶的制备
• 2.1.4 样品的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 红外分析
• 2.2.2 DSC分析
• 第三章 黄原胶/PNIPAAm凝胶的温度及pH敏感性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 温度敏感性能测试
• 3.2.2 pH敏感性能测试
• 3.2.3 对环境脉冲变化响应测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 凝胶温度敏感性能
• 3.3.2 凝胶pH敏感性能
• 3.3.3 凝胶脉冲响应性能
• 3.4 小结
• 第四章 黄原胶/NIPAAm凝胶的溶胀及退胀动力学研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 溶胀动力学测试
• 4.2.2 退胀动力学测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 黄原胶/NIPAAm凝胶的溶胀动力学研究
• 4.3.2 黄原胶/NIPAAm凝胶的退胀动力学研究
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录