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刺激响应型水凝胶由于其优越的环境敏感性从而在生物医学组织工程中被广泛研究。本文通过制备N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体,再引入到聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)进行共聚改性,研究考察了具有温度/PH敏感性PEGDA/NIPAM智能材料的制备,性能及其药物控释应用。主要研究内容包括:
⑴采用烯腈烷基化再部分水解的方法合成了NIPAM单体,并利用红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振谱(1H NMR)、气相色谱-质谱(GC-MS)进行了表征。以IRGACURE2959为光引发剂,通过紫外光引发光聚合的方法合成了PEGDA/NIPAM共聚物水凝胶,对共聚物进行FT-IR表征,并探讨了凝胶的光聚合机理。结果表明,NIAPM单体的FT-IR谱图中含1657.7cm-1的羰基峰、1549.5cm-1氨基上的氢峰、1367.5cm-1的异丙基上的振动氢峰和1621.2cm-1的烯烃双键峰,1H NMR谱图中含δH7.9亚胺基的活泼氢峰及双键中同碳位、顺式位和反式位的氢峰及异丙基特征峰,GC-MS谱图表明,产物较纯,m/z=112为质量数少一的准分子离子峰(M-1峰),配合碎片离子结构信息分析,结果符合NIPAM结构式;聚合物FT-IR谱图表明,双键的特征峰减弱,双键打开合成了PEGDA/NIPAM共聚物。
⑵研究了不同单体质量比PEGDA/NIPAM凝胶材料在不同温度和pH值下的溶胀性能,测试凝胶在不同温度水中的体积相变点和25℃下的接触角。研究结果表明,水凝胶的平衡溶胀率随着NIPAM质量含量增大而增大,随着环境温度的升高而减小,随着环境pH的增大而增大;引入NIPAM后,随着温度升高达到凝胶低临界溶解温度(LCST)时,凝胶平衡溶胀率及溶胀比减小趋势明显加快,发生体积相变;随着NIPAM质量含量的增大,共聚物的接触角减小,亲水性增强,同时凝胶溶胀饱和率减小,凝胶具备良好的延缓溶胀性能。
⑶探讨了凝胶于模拟胃肠液介质及不同温度中对阿司匹林的释放行为。结果表明,模拟胃肠液下,随释放时间的增加,载药凝胶对药物的累积释放率增加,NIPAM单体的引入增大药物累积释放率,药物缓释时间延长,具备了良好的药物释放性能。凝胶对药物的缓释受温度与释放时间的影响,在37℃和45℃时,随着释放时间增大,药物累积释放率增大;在30℃时,随着释放时间的增长,累积释放率先增大后减小。
⑷根据需要,开发出一系列不同含量比的PEGDA/NIPAM凝胶作为药物载体,能够保护药物,延缓达到不同部位给药,提高了药物的生物利用度,对拓展生物医学材料有着很好的应用前景。