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1、低温收缩型水凝胶的制备一．国内外研究现状1.应用和开发：近年来,国内外很多学者在它的应用和开发上做了很多工作，下面分几方面对其具体应用分类详述:a.药物的控释温敏性水凝胶可以感应环境温度的变化,改变溶胀-收缩状态来控制药物的释放。温度变化可以是由于机体自身生理状态变化而产生,也可以是人为采取的措施使局部温度发生变化。事实上,PNPAM型凝胶的最低临界温度(LCST)可以通过共聚的和添加剂的加入这两种方法进行调整,当LCST调整到接近人体的生理温度37℃时,它在人体内的活性就能保持更长的时间。b.物料分离生物分离技术原理是利用各种物质本身固有
2、的特性,如物质吸附、结合、渗透等实现物质分离。高分子凝胶因其响应特性成为这一领域的新兴代表。冯霞研究了(PNIPAM-co-GMA-Dex)凝胶对牛血清蛋白(BsA)的浓缩分离效果,发现其对蛋白质溶液有较好的浓缩分离能力。将PNIPAM与具有识别功能的受体的配体(如细胞受体肤或抗体)或生物分子受体结合在一起,结合物混合在多组分溶液中,结合物会与亲和体发生选择性配位。当温度发生较大的变化时,配合物、聚合物一配体/受体结合物就会沉淀出来,达到从溶液中分离出来的效果。另外,通过控制孔径的水凝胶达到分离生化物质的目的。c.酶的固定末端具有官能团的单
3、体(如N-丙烯酞氧基玻拍酸亚胺(NASI)或甲基丙烯酸缩水甘油酷(GMA)、N-丙烯酞胺氧基苯邻二甲酞亚胺(NAPI)),通过普通的自由基聚合,与MPAM合成共聚物,这一类聚合物具有温敏特性,如果要执行酶的固定,就要采用偶合反应,将酶与这类共聚物合成生物大分子,而由于有了PNIPAM的引入,使得该生物大分子也具有温敏特性。另一方面,这种固定化酶的方法,还能合成另外一种酶,这类酶定义为是对温度敏感的溶解一非溶解的固定化酶,它具有提高酶的稳定性、能重复使用,并且易于分离的优点。d.免疫分析采用PNIPAM作载体而建立的免疫分析方法具有均相免疫分
4、析速度快和异相免疫分析灵敏度高的特点。朱庆枝采用偶连的方法,将抗体和PNIPAM聚合,用异硫氰酸萤光素标记羊抗人乙肝表面抗原抗体,创立了夹心型热敏相分离荧光免疫分析乙肝表面抗原的新方法。e.医用生物高分子材料PNIPAM与具有生物活性的大分子聚合,形成聚合物,这是较常见的应用。这一过程将PNIPAM的环境响应、温敏特性传递到生物分子上,使该生物分子成为水溶性的智能聚合物一生物分子结合物。生物医学上应用的主要机理是:PNIPAM的一端或两端的端基及侧链结合上生物分子,而PNIPAM的存在方式可以是水溶性聚合物、接枝在固体载体上的聚合物、以物理
5、方式吸附于固体载体上的聚合物或是水凝胶的某个聚合物链断。f.调光材料Weissman利用PNIPAM的自组装性质,首先是制备了特殊的薄膜材料,当处于高温状态下,PNIPAM会聚集成微球,加剧了光散射的作用,利用这一特性研发出新的具有调光功能的调光材料。另外利用凝胶包埋、嵌段共聚物的自组装等方法,也可以设计制备出其他调光材料。g.其他方面的应用PNIPAM由于具有独特的性质,除了以上应用外,还广泛应用于其他领域。比如在治理沙漠化、反应控制、水合物抑制剂、形状可控凝胶和装饰材料、热记录和热标记功能膜、增稠剂、絮凝剂、金属离子浓集与分离等方面也具
6、有广泛的应用。2.合成方法：目前，PNIPAAm水凝胶的制备途径有多种，按照其成孔机理可分为相分离法、乳液模板法、致孔剂法、聚合物互穿网络法和冷冻聚合法等。a.相分离法相分离法是通过各种手段使得反应溶液或聚合物水溶液产生不同的聚集相，形成聚合物富集相和聚合物贫相而发生相分离，除去溶剂相而在聚合物基体内留下孔洞。相分离法制备的多孔温敏性水凝胶温度响应速率较传统无孔凝胶大幅提高，其溶胀速率提高了5～6倍，为其在药物传输、吸水及传感器方面的应用提供了优势，但热致相分离法制备的多孔水凝胶控释系统不适用于高温下易变性的药物。b.乳液模板法以乳液作为模
7、板，可制得不同孔径的多孔凝胶，且孔分布比较均匀。孔径可以根据乳液中表面活性剂和油的含量进行调节。因此，其可调控性大，操作方便，但在去除模板时需使用大量有机溶液，对环境污染大，因此其在生物医用材料和药物缓控释方面的应用受到限制。c.致孔剂法在水凝胶聚合过程中，添加致孔剂，再用水或酸溶液浸泡凝胶，使致孔剂被溶解掉，而在其原有位置留下孔洞，从而获得多孔结构的方法称为致孔剂法。致孔剂是溶于水的聚乙二醇(PEG)和溶于酸的CaCO和硅胶颗粒口等。这种制备方法的不足之处在于溶解、水洗、浸泡以及去除致孔剂等过程需耗费时间，延长了材料制备周期；同时产物中易
8、残留少量未被洗脱的致孔剂，有致孔剂残留的问题。d.聚合物互穿网络法聚合物互穿网络(IPN或IPNs)是由两种或两种以上聚合物通过网络互穿、交联缠结而形成的一类独特的聚合物共混物或
