温敏及离子响应型智能材料的制备及构效关系研究

《温敏及离子响应型智能材料的制备及构效关系研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、附件2论文中英文摘要格式作者姓名：巨晓洁论文题目：温敏及离子响应型智能材料的制备及构效关系研究作者简介：巨晓洁，女，1980年05月出生，2005年09月师从于四川大学褚良银教授，于2008年06月获博士学位。中文摘要将“主-客体”分子（离子）识别特性引入到温度响应型智能材料当中，可以构造出新型的智能高分子材料，更好地应用于药物可控释放、生物或化学传感器、记忆元件开关、生物及化学分离体系、酶和细胞的智能固定化等高新技术领域。由于金属离子对生物体各种复杂的新陈代谢活动起着核心的作用，如细胞内外存在明显的离子梯度差以维持细胞的膜电位，调解细胞的体积和保证正常的新陈代谢；此外，一

2、些重金属离子（如Pb2+、Hg2+）在很低浓度时就对生物具有极强的毒性。因此，研究具有金属离子识别特性的智能高分子材料具有极其重要的理论价值和实用意义，在生物化工、医药以及环境等领域具有广阔的应用前景。本文将冠醚的离子识别特性与聚(N-异丙基丙烯酰胺)（PNIPAM）的温敏特性相结合，设计并成功制备了一系列新型离子识别型温敏智能材料（包括高分子、水凝胶及微球等智能材料），探明了其制备方法和工艺条件，系统研究了其离子识别及温度响应特性，并考察了其响应特性与微观结构之间的构效关系，取得了创新性的研究成果。PNIPAM是一类具有低临界溶解温度（LCST）的温敏性聚合物，其均聚物的

3、相变温度在30~34ºC之间，比较接近人体温度，并且对温度感应非常灵敏，具有较快的温度响应速度。冠醚是第一代人工合成的主体化合物，其分子结构中具有大环空腔结构，能够选择性地络合金属离子，当金属离子与冠醚空腔尺寸相匹配时，冠醚作为主体分子，通过离子-偶极相互作用与特定的金属离子形成具有一定稳定性的“主-客体”配合物。本研究采用自由基引发共聚反应将冠醚分子引入到PNIPAM温敏智能材料中，从而制备了同时具有离子识别和温度响应特性的新型智能材料。本论文研究工作的主要内容和创新点表现在以下几个方面：1在国内外首次成功合成一种新的带有双键的冠醚单体——顺-二苯并-18-冠-6-丙烯酰

4、胺（cis-DBCAm），并通过自由基共聚法成功制备了一种新型的离子识别型温敏共聚高分子——P(NIPAM-co-cis-DBCAm)。研究结果表明，该P(NIPAM-co-cis-DBCAm)高分子具有良好的离子识别响应特性，高分子主链上的cis-DBCAm选择性地络合K+或Cs+后，冠醚环由于参与配位作用发生构象反转，从而诱导高分子的LCST向更低温度方向迁移，这是一种完全不同于现存离子响应特性的新模式。相关研究成果参见：JuXJ,etal,Macromol.RapidCommun.(2008ImpactFactor:3.907),2006,27:2072-2077(*

5、该论文被选为当期杂志“封面文章(FrontCoverStory)”发表，发表后连续两个月成为“访问次数最多的文章(Most-AccessedArticles)”（在两个月中分别排Most-AccessedArticles第六和第九）)。2通过改变合成温度，可控制备了具有不同内部微观结构的PNIPAM水凝胶，首次采用扫描电镜（SEM）对凝胶的不同微观结构进行了表征分析，研究发现，在25ºC（低于LCST）下制备的PNIPAM水凝胶呈现出均质的网状微观结构；在60ºC（高于LCST）时制备的PNIPAM水凝胶其微观结构是由大量亚微米级的凝胶微粒簇构成的非均质结构。水凝胶的平衡及

6、动态温敏特性研究结果表明，微观结构不同的PNIPAM水凝胶在水中均表现出良好的温度响应特性，但温敏行为表现明显不同：具有均质网状结构的PNIPAM水凝胶，其响应温度的平衡体积相变程度较大；而具有非均质微观结构的PNIPAM水凝胶对环境温度变化的响应速率较快，能够迅速响应环境温度变化并快速释放内载的NaCl模拟药物，表现出更为灵敏的温敏控制释放特性。相关研究成果参见：JuXJ,etal,SmartMater.Struct.,2006,15:1767-1774;LiPF,JuXJ,etal,Chem.Eng.Technol.,2006,29:1333-1339(*该论文发表后立

7、即成为“访问次数最多的文章(Most-AccessedArticles)”（在2007年12月排Most-AccessedArticles第四，在11/2007-10/2008和12/2007-11/2008两次年度Most-AccessedArticles排名中均排第五））.3首次成功制备了苯并-18-冠-6-丙烯酰胺（BCAm）与NIPAM共聚的新型温敏的离子识别型交联水凝胶P(NIPAM-co-BCAm)。研究发现，P(NIPAM-co-BCAm)水凝胶具有良好的离子识别和温度响应特性：当BCAm识别特定的金