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“智能型”水凝胶又称“环境响应型”水凝胶,由于其自身结构及相态能够根据外界环境条件如温度、pH、光、电、磁场等变化而发生变化,因而在生物传感器、医疗诊断及药物控制释放等方面具有广泛的应用前景。近年来,智能型可注射水凝胶的设计合成、自组装、凝胶-溶胶转变机理及其载药-释药特性的研究已成为国内外生物医用材料领域的一个研究热点。本文通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合法(RAFT法),以CPDB为链转移剂,设计合成了3种不同的温度/pH刺激响应型聚合物,即LCST响应和阴离子pH响应型三嵌段聚合物PNIPAM104-b-PDMA614-b-PAA75(NDA)、LCST响应和阳离子pH响应型三嵌段聚合物PNIPAM106-b-PDMA614-b-PDMAEMA170(NDD)、UCST响应和阴离子pH响应型三嵌段聚合物PAA120-b-PDMA373-b-P(AM150-co-AN50)(ADAA),系统研究了其环境响应理化特性、模型药物释放系统中的控释性能以及生物毒性。主要研究内容和结果如下:(1)低浓度下,通过DLS、浊度法、TEM探索了不同温度、pH条件下NDA的自组装纳米结构及溶胶-凝胶转变特性。结果发现,在不同的温度和pH条件下,NDA可形成不同的纳米结构如带负电的PNIPAM-core-shell胶束、PAA-core-linking-PNIPAM-core胶束群、core1-linking-core2胶束群等。流变仪和SEM图显示聚合物浓度、溶液温度、pH等对NDA水凝胶的形态具有明显的影响。当浓度≥7wt%,pH=5时,NDA水溶液在37℃附近随温度的微小变化(上升或下降),表现出快速可逆的溶胶-凝胶转变特性。在此基础上,以亚甲基蓝(MB)为模型药物,通过在模拟人体环境装置中体外注射共聚物水凝胶的方法研究了药物释放性能。MTT毒性实验显示,该聚合物水凝胶对细胞没有明显毒性。(2)将NDA中的阴离子pH响应嵌段PAA改为阳离子pH响应嵌段PDMAEMA,合成了NDD三嵌段聚合物。采用FTIR和1H NMR法分析了NDD结构,浊度法、DLS和TEM分析结果显示:当pH小于DMAEMA的pKa(7.8)时,升高温度,NDD从小粒径亲水链转变为大粒径PNIPAM-core-shell结构;pH升高至9时,转变为PNIPAM-core-lingking-PDMAEMA-core胶束群,此时降低温度,则形成PDMAEMA-core2-shell胶束;流变仪、SEM和浊度曲线均显示NDD随温度的升高出现两次LCST特性,且在浓度≥15wt%、pH11和55℃下实现溶胶-凝胶可逆转变。此外,MTT法显示HELF细胞在NDD水凝胶中存活率高于85%,说明该水凝胶具有良好的生物相容性。(3)将NDA中的正温度敏感性嵌段PNIPAM改为负温度敏感性嵌段P(AM-co-AN),制备ADAA三嵌段聚合物。采用FTIR和1H NMR分析了聚合物结构,采用DLS、TEM研究了嵌段聚合物的微观自组装结构。结果显示,ADAA聚合物在水中呈现不同纳米结构:常温pH>7,P(AM-co-AN)-core-shell胶束;降低pH,形成P(AM-co-AN)-core-linking-PAA-core胶束群,在此基础上升高温度,则形成PAA-core2-shell胶束。此外,流变仪和SEM分析结果表明浓度、pH对聚合物凝胶-溶胶相变温度具有显著影响,且在浓度≥9wt%、38℃和pH=7条件下可实现凝胶-溶胶可逆转变。MTT毒性实现证明ADAA水凝胶具有较好的生物相容性,HELF细胞的存活率在82%92%。