环境敏感高分子材料

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1、9.3其他环境敏感高分了材料9.3.1温度响应高分子温度响应高分子是高分子本身具有温度响应性，在水溶液中这类高分子都有一个浊点或称为低临界溶解溫度（LCST）。通常，它们是一种水溶-水不溶性高聚物，其大分子链上存在亲水基团和疏水基团。温度响应髙分子的品种很多，有聚羟闪基甲基W烯酸甲睹、羟W基（羟乙基、羟W基甲基）纤维索、聚乙烯醇衍生物、聚（N-収代）酰胺类（取代基可为毗咯烷酮、L-氨®酸）、环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物和嵌段共聚物、聚环氧乙烷和聚甲基丙烯酸等，产牛.LCST现象的原因是商集物释放出了疏水界面上的水，从而引起了高聚物的沉淀从溶于水成

2、为不溶于水。这类聚合物可用增加或减少亲水性基团的比例来调LCST的窈低。9.3.Z刺激响应高分了水溶液刺激响应高分子水溶液是把水溶性刺激响应高幕物溶于水中血制得的。它能在特殊的环境条件下从水溶液中沉淀出来。具冇此种性质的聚合物体系吋作为温度或pH指示器的开关。把某些中物分子或具奋屯物活性的分子如缶G类，多肽类、多糖类、核酸类、脂肪类和各种配体或受体与它结合形成结台物，当给子某种外界刺激时，就能产生沉淀而从溶液中分离出来，Hoffman等将这类刺激响应高聚物与某种具冇识别功能的生物分了或者某种受体的配体如细胞受体肽或抗体结合，戍用于沉淀诱异的亲和分离

3、过程。K过程是：当带有识別功能的牛.物分子或配体的刺激响应高分子的水溶液与溶酶体或细胞悬浮液混合吋，刺激响应高分子能与溶酶体或细胞膜发生相互作用；之后，混合液接受某一外部刺激，刺激响应高分子R标生物分子或细胞结台物从水溶液屮沉淀出来而发生相分离；最后，改变条件使刺激响％商分了•与11标生物分了或细胞分离。用此法可回收溶液中的免疫球蛋白（IgG）,还能从溶歯酶中分离!liCD44细胞。9.3.3载体表面的刺激响应高分子用化学接枝或物理吸附的方法把刺激响应高分子凼定在凼体载体表而，当外部环境条件如溶液温度、pH位或某些离子强度等发生微小变化时，能显著改

4、变表而层的厚度、湿润性或电荷。由于表面层很薄，因此这种在固体载体表面的刺激响应高分子的响应速率要快于水凝胶。将PNIPAAm接枝到细胞培养皿的表当温度低f32'C时，由于PNIPAAm溶胀并含奋人景水分，缶G质或细胞易于脱；当温度尚于32'C吋，表面就会从亲水表面变为疏水表而，蛋白质或细胞易于吸附。应用这种规律，可用于细胞培养和转移。例如，采用电子线辐照法可向聚苯乙烯培养皿表側接枝聚异内难丙烯酰胺，亇皮细胞和鼠肝细胞在这种培养皿上在3T°C下生长2天后将温度降至1（TC•保持30min,即使不改变介质细胞也可从培养皿表面逐渐脱附。采用这种方法回收的

5、细胞仍保持牛.长初期的底物粘连性与分泌活性，因而优于胰饱G酶消化脱附法。还可以将这类刺激响应尚分子沉积到多孔载体表面的孔道屮。当改变温度吋，载有这种高聚物的表而就会在亲水表而和疏水表而间变换。亲水表而可排斥蛋白质或细胞，疏水表則则可吸引蛋白质或细胞。因此这类表Ifii能起到“开关”蛋白质或细胞的作用。9.3.4刺激响应高聚物膜刺激响应高聚物膜是膜的通透性响应环境变化的一类膜材料,这类膜是利用高聚物讨逆的构象和聚集态受外界刺激而变化的原理而研制成的。与普通脱的通透性同环境无关相反，这类膜类似生物细胞膜，能感知环境变化，且会响应环境变化改变IM身的性能

6、。壳聚糖和丝心蛋白通过鉍键形成的复合膜ft有以好的PH值和离子响应性。这种S合还可以利川蒸发汽化來分离乙.醇/水或分离异丙醇/水混合物。并且，该复合膜在A1C13碱性溶液中的溶胀度随着Ap+的浓度而变化，因此，这种复合膜可以川作为离子浓度控制的化学开关。将聚丙烯酸接枝丁•经低温等离子体辐射处理的聚碳酸酯膜上，在中性和碱性区水透过的速率与pH值几乎无关，而在酸性区则在一定接枝密度下勾pH位相关。原子力显微镜对此pH位敏感系统脱的观察结果表明，典分了阀特性原于接枝聚合物响应介质pH位变化动态开膜孔道而调控过滤特性。此外，多态膜的渗透速率可随钙离子浓度和

7、pH值或屯场强度而变他。也有利用填料粒子受外界环境变化在膜内的分布发牛变化，从而改变其渗透速率的，如SiO2填充高密度聚乙烯的微孔膜。9.4环境敏感高分子材料的应川环境敏感高分子材料在过去10-15年间，己经进行了许多应用研究，它们己经或将会应用于下列领域。①光电和电子领域：可用作开关、传感器、显示器件和记忆材料等。②医药和牛.物工程领域：可用作光桁示器、沉淀分离剂、相转移催化剂，微孔膜上的渗透开关、药物释放控制系统、固定化酶治疗装S和植入片剂等，③机电一体化领域：可用作化学机械系统的材料。④智能材料领域：它可作为传感元件和执行元件，冇的还可同时具

8、备传感和执行两种功能。除此之外，刺激响应高聚物在航空、航天、建筑等领域的应用研究也有不少报道.由上可见，这类材料具有广泛的