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智能水凝胶的主要研究方向之一是温敏性水凝胶,聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)水凝胶作为高温收缩的温敏水凝胶,由于其适宜的相转变温度和溶胀性能被应用于药物的浓缩及药物释放。 目前,N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)常与其他单体以化学交联的方式合成共聚水凝胶,通过单体的不同与配比的差异,改变相转变温度、溶胀度、溶胀-消溶胀速率。常用与NIPA共聚的单体有丙烯酸类或甲基丙烯酸类、丙烯酰胺类衍生物等。 由于PNIPA类水凝胶多用于大分子蛋白质、酶的药物缓释。作为药物释放的载体,要求PNIPA类水凝胶产物纯净、无毒、在人体内受离子强度影响较小,可适用于难溶药物或大分子药物的释放。采用化学交联的引发剂、交联剂可能污染水凝胶,对药物的活性不利;很难与疏水物质合成均聚水凝胶;仅适用于小分子亲水药物的控制释放;受离子强度影响较大等。 为了改进PNIPA类水凝胶的性质,以适应不同需要,本工作采用不加入引发剂与交联剂,辐射合成NIPA与四类单体的共聚物或形成互穿网络,以适应不同需要。四类单体为①甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)。②N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)及线形聚合物PVP。③2-丙烯酰胺基甲基丙磺酸(AMPS)。④丙烯酸钠(SA)、甲基丙烯酸钠(SMA)通过性能测试与表征,得到以下结果:1.辐射合成PNIPA水凝胶,通过溶胀性能测试,探讨聚合条件,在剂量率为 1kGy/h、辐射剂量为30kGy、密封条件下,PNIPA水凝胶性能较好。2.采用有一定疏水作用HEMA作为共聚单体,在保持较大的溶胀度与适宜的相 转变温度的基础上,采用与HEMA溶度参数接近的溶剂(正丁醇)合成均质 凝胶。以木瓜蛋白酶作为模型药物进行药物释放表明,共聚水凝胶与互穿网络 (IPN)水凝胶分别适用于药物缓释与较快释放。3.采用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)及线形聚合物与NIPA共聚,在保持较大的溶 胀度与适宜的相转变温度的基础上,改善PNIPA水凝胶的耐盐性,并且两类 共聚水凝胶对难溶药物乙酰水杨酸具有增溶缓释作用。4.采用低配比AMPS合成高溶胀度的P(NIPA-AMPS)水凝胶,适当提高相转变温 度的同时,显著提高溶胀度,并分析其溶胀机理。通过P(NIPA-AMPS)浓缩木 瓜蛋白酶表明,适当调节辐照剂量和单体配比,PnyIPA-AMPS)共聚水凝胶可 用于大分子蛋白质的浓缩分离。 5.采用低含量 SA、SMA与*PA共聚合成水凝胶,和 PpelPA)T(SA互穿网络水 凝胶比较。通过溶胀测试,上述水凝胶具有温敏性与叫值敏感性。比较共聚 水凝胶和互穿网络水凝胶可以看出,互穿网络水凝胶中两种组分的性质可以 同时体现,而共聚水凝胶中两种组分互相影响。以木瓜蛋白酶作为模型药物, 共聚水凝胶与互穿网络凝胶均在酸性条件下药物不释放,在中性条件下释放: 并且共聚水凝胶中的药物缓慢释放,而IPN水凝胶释放速度较快。 6.为了了解NIPA类水凝胶中水的性质以及水与高分于链的相互作用,使用差示 扫描量热法(DSC)区分自由水与结合水,并且获得体积相转变温度,其值与 溶胀法测定值相近。