PDMS基两亲聚合物网络的ATRP合成与性能的研究

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两亲聚合物网络(Amphiphilic copolymer conetworks, APCN)是由亲水链段和疏水链段通过共价键连接而成的聚合物网络体系。APCN作为一种新材料其具有很多独特的性能,比如微相分离、溶胀的溶剂响应性、生物相容性等性能。这使其在隐形眼镜、药物载体、分离膜材料、组织工程等领域中有潜在的应用前景。  传统的自由基聚合得到的 APCN往往存在着结构不规整,结构缺陷等问题,降低了其力学强度、溶胀度等性能。原子转移自由基聚合(ATRP)由于具有反应条件温和、可反应单体多、可用引发剂和催化剂多等优点,近年来来已成为聚合物合成方面的热点。采用ATRP法合成出相对分子量分布窄、尺寸可控的高聚物,可作为制备APCN的预聚体,这对提高APCN的尺寸均一性及性能意义非凡。  聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于其优异的生物惰性和高的透氧性,在生物材料中已得到广泛应用。甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)是ATRP中最常用的两种单体。HEMA具有良好的生物相容性,DMAEMA具有pH和温度响应性,两者也都被应用于生物材料。  综合这三方面的因素考虑,本文分别采用 HEMA和 DMAEMA为亲水单体,ATRP设计合成了两类PDMS基的三嵌段和五嵌段聚合物,进而通过硅氢化反应制备了APCN。论文详细探讨了聚合物的性能和合成的 APCN的性能,以及在药物可控释放方面的应用。具体研究内容如下:  (1)通过羟基硅油和2-溴异丁酰溴的酯化反应制备出ATRP大分子引发剂Br-PDMS-Br。探讨了反应溶剂和配比对酯化反应的影响。  (2)以PDMS为大分子引发剂,连续引发HEMA和AMA的ATRP反应,成功合成了三嵌段(PHEMA-b-PDMS-b-PHEMA)和五嵌段( PAMA-b- PHEMA-b- PDMS-b-PHEMA-b-PAMA)聚合物。并用FT-IR,1H NMR,GPC和TGA对聚合物进行表征。五嵌段聚合物与交联剂PMHS通过硅氢化反应生成APCN。通过AFM测试表明APCN存在着微相分离的结构。同时测试了 APCN的溶胶含量、溶胀度、力学强度、接触角、细胞毒性和载药性能。该 APCN具有较好的力学强度、生物相容性和药物缓释性能,但溶胀性能较差。  (3)通过 PDMS为大分子引发剂的 ATRP反应,成功合成了三嵌段( PDMAEMA-b-PDMS-b-PDMAEMA)和五嵌段( PAMA-b-PDMAEMA-b-PDMS-b-PDMAEMA-b-PAMA)聚合物。并用 FT-IR,1H NMR, GPC,DSC和TGA对聚合物进行表征。五嵌段聚合物与交联剂PMHS通过硅氢化反应生成APCN。通过AFM和TEM测试证明了APCN存在着微相分离结构。同时测试了APCN的溶胶含量、溶胀度、力学强度、pH响应性和载药性能。其良好的溶胀性能、力学性能和 pH响应性使该 APCN在药物缓释领域具有潜在的应用前景。
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