新型PNIPAm温度敏感性共聚水凝胶研究
聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶的研究
聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶的研究摘要：聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶作为一种温度敏感型智能水凝胶受到广泛关注。
而其力学强度低，温度响应速率慢，相转变过程中易于发生微粒的团聚是该凝胶一直存在的主要问题。
本文针对上述问题，对目前的研究现状进行了比较分析，提出解决凝胶主要问题的途径和方法。
关键词：聚N-异丙基丙烯酰胺，智能高分子，热敏材料引言热敏性高分子材料是一类对温度刺激具有响应性的智能高分子材料。
其分子链中常含有醚键，取代的酰胺、羟基等官能团，如聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)，聚氧化乙烯醚(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮等。
其中，N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)类聚合物由于其广阔的应用前景成为当前热敏性高分子材料研究的热点。
1聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶相变机理PNIPAM水凝胶在其最低临界溶解温度(LCST)附近存在可逆的不连续的体积相转变。
当环境温度稍稍高于LCST时，其体积会突然剧烈收缩；当环境温度降到LCST以下时，水凝胶会重新溶胀。
PNIPAM温敏性与其分子结构中的疏水性异丙基和亲水性酰胺基有关，它们分别位于凝胶网络中亲／疏水区域，且存在亲／疏水平衡。
这一高分子体系中存在两种氢键：水分子与高分子链之间的氢键和高分子链之间的氢键。
当外界温度低于LCST时，两种氢键的相互协调作用使得疏水基团周围形成一个稳定的束缚水分子的水合结构。
随着温度升高，水合结构破坏，疏水基团间的作用占主导，使凝胶中的束缚水变成自由水分子并向外扩散，凝胶发生相分离，内部结构塌陷，体积剧烈收缩，即水凝胶的温敏性相转变是由交联网络的亲／疏水性平衡受外界变化而引起的。
2聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶存在的主要问题聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶作为一种温度敏感型智能水凝胶，广泛用于药物控制释放、生物传感器、物质分离等领域。
PNIPAM水凝胶的实际应用中主要存在三个方面的问题亟待解决。
一是温度敏感性的响应速率较低，需要提高；另一个问题是凝胶微球比较容易发生团聚，导致相变程度降低，影响变色功能。
温度敏感性水凝胶的研制与应用
温度敏感性水凝胶的研制与应用杨晶琎（四川理工学院材料科学与化学工程学院）摘要：聚N2异丙基丙烯酰胺(PN IPA)凝胶的研究概况，包括其在化工、医药、纺织等行业中的应用。
Gather N2 isopropyl acrylamide gel (IPA) PN the research situation, including its in chemical industry, medicine, textile, etc.关键词：水凝胶敏感性热敏性温度Key words: gel intelligent materials prospects biological水凝胶热敏性的相关转变与研究：首先观察到水凝胶热敏性的是Tanaka等人[1],用N ,N - 次甲基双丙烯酰胺交联的聚丙烯酰胺的水凝胶的溶胀性能在某一临界温度附近,随温度的微小变化,其体积变化可达几十至几百倍。
后来人们发现温度对其的影响很大，并称其为热敏性。
1984年Hirokawa等在非离子水凝胶中也发现了这种相转变, Hoffman和Freltas等也证实了非离子性的聚(N ,N - 二乙基丙烯酰胺)水凝胶和聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的热敏性相转变[1-3]。
所以:敏感性相转变成为一种普遍性。
热敏性水凝胶的这种相转变过程无法用传统的高分子理论,如Flo ry-Huggins 模型来解释,而只能用相转变过程中水凝胶骨架上亲水基团、憎水基团以及水之间的相互作用来解释。
目前较容易被人接受的观点是水凝胶的敏感性相转变是由交联网络的亲水———缩水性平衡受外界条件变化而变化引起的。
定性上来看，水凝胶的溶胀过程是水分子向凝胶内部扩散与凝胶侧链上亲水基团形成氢键的过程，当温度升高时,氢键振动能增加,破坏氢键的束缚，使之断裂，水凝胶溶胀比则明显减少。
这是一个吸热过程，因为大量的结合水从高分子骨架上脱离出来,使水凝胶———水体系熵增加。
许多研究者通过各种热力学理论对水凝胶的各种敏感性进行了解释[ 7 ,8 ]其中与实验现象符合较好的是Ilavsky 等人修改的由Flo ry 提出的平均场理论,但这一理论不能预测发生敏感性相转变时的温度、p H 值、盐浓度、介质组成浓度等。
综述-温度敏感聚合物胶束的研究进展
温度敏感聚合物胶束的研究进展摘要:在众多刺激响应性聚合物胶束的研究中，温度敏感型聚合物胶束的研究较为广泛。
本文将着重介绍含PNIPAAm链段的温敏性双亲嵌段共聚物和泊洛沙姆类的合成、自组装及其(载药)胶束理化性质研究进展。
其中，聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)是目前报道最多的典型的温度敏感性高分子。
此外，对其它类型的温敏性共聚物及胶束的制备和性质研究也进行了简要总结。
关键词：温度敏感；聚合物胶束；胶束近十几年来，刺激敏感性高分子在生物医学，尤其在药物控释系统中的应用，受到了广泛的关注。
在外界环境条件，如温度、pH值、离子强度与价数、电场、电流、超声、光或者化学组分等微小改变时，该类高分子的物理状态或化学性质能发生突变。
利用该特征，通过合理的设计，就可以达到控释药物的释放的目的。
温度是影响用于人体的药物释放速度的最基本因素之一，且温度的可控性好，易于实施。
温度敏感型胶束是指当胶束受到微小的温度变化，胶束的结构或性质会有巨大的改变。
温度作为刺激信号来诱导胶束释放药物，具有许多优点：①热疗，在临床上本身就用于对肿瘤的治疗。
②温度刺激信号易于实现：温度刺激信号可以通过外界或人体内部的差异来完成。
③增加药物进入肿瘤部位：因肿瘤部位的渗透压高于周边，药物不易进入。
当肿瘤部位受到加热，肿瘤的血流量和肿瘤的微血管渗透性增加，这使药物更易进入肿瘤发挥药效。
关于温敏性聚合物胶束的研究受到国内外学者的广泛关注。
温敏性高分子材料是指对温度刺激具有响应性的高分子材料，属于智能高分子材料的一类。
温敏性高分子中常含有取代的酸胺、醚键、轻基等官能团[l]，如聚(N-异丙基丙烯酞胺)[poly(N-isopropylacrylamide)，PNIRAAm))[2]、聚氧化乙烯醚(PEO)[3]、羟丙基纤维素(HPC)[4]、聚乙烯咯烷酮(PvP)[5]等。
本文介绍了几种主要的温度敏感型聚合物胶束的转变机理及应用特点，包括N-异丙基丙烯酰胺均聚物[poly(N-isopropylacrylamide)]、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物[poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide, PEO-PPO-PEO，泊洛沙姆)]、聚乙二醇-聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(ethyleneglycol)-poly(DL-lacticacid-co-glycolideacid)-poly(ethylene glycol), PEG-PLGA-PEG]等。
基于N异丙基丙烯酰胺的磁性温敏水凝胶研究进展
基于N 一异丙基丙烯酰胺的磁性温敏水凝胶研究进展／陈琳等53基于N 一异丙基丙烯酰胺的磁性温敏水凝胶研究进展。
陈琳1’2，杨永珍1’3，刘旭光1’2 (1太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室，太原030024；2太原理工大学化学化工学院，太原030024；3太原理工大学新材料工程技术研究中心，太原030024)摘要 基于N_异丙基丙烯酰胺(NPAM)的磁性温敏水凝胶是一种具备双重响应性的新型智能材料，在许多 领域尤其是生物医药、生物工程等方面受到广泛的关注。
综述了国内外近年来此类磁性温敏水凝胶的制备方法及相 关应用，并对其目前存在的问题和今后的发展方向提出一些看法。
关键词 N 一异丙基丙烯酰胺磁性温敏水凝胶中图分类号：TB381文献标识码：AResearch Progress in MagneticThermosensitive Hydr og el sBased o n N-isopropylacrylamideCHEN Linl”，YANG Yongzhenl ，LIU Xuguan91'2(1Ke y La b o ra t or yof I n t e r fa c e Sc i e n c e a nd En gi ne er in g in Advanced Materials of Ministry of Educat ion ，T aiy ua n Uni ver si ty o f Tec hn ol ogy ，Ta iyu an 030024；2Col le ge of Chemis try and Chemic al Engineering ，Taiyuan University of T ec h no l og y ，T ai y ua n 030024：3Res ea rc h Cen te r o n AdvancedMaterials S ci e n c e an d T ech no lo gy ，T ai yu an U ni ve rsi ty of T ec hn ol og y ，T ai yu an 030024)A b s tr a c tA s a no ve l f un ct i on al material ，magnetic th ermos ensit ive hy droge ls ba sed o n N-isopropylacrylamide(NIPAM)offer hig h potential a pp l i c a t i on s in va r i o us f i el d s ，p a r t i c u la r l y in biomedical and bioengineering field ．Themore recen t synthesis d eve lo pme nt and ap pl i c at i o ns of magnetic thermosensitive hy dro ge ls ，an d their a p p li c a ti o n s a r esum ma riz ed ．O pi ni ons o n the ex i s t i ng drawbacks an d development tendency of these hydrogels a r e pro p os ed ．KeyWOl['d$ N-isopropylacrylamide ，magnetic thermosensitive ，hydrogels磁性温敏水凝胶是由磁性纳米粒子和温敏水凝胶复合 剂载体[6]、蛋白质分离[7’83等方面有良好的应用前景。
生物温敏性水凝胶的研究_吉静
科研开发化工科技,2002,10(5):19~21SCIENCE &T ECHNO LOGY IN CHEM ICA L I NDU ST RY收稿日期:2002-01-07作者简介:吉静(1964-),女,副教授,在职博士生,主要从事生物高分子材料的研究,已发表论文十余篇。
生物温敏性水凝胶的研究吉 静(北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029)摘 要:采用明胶(Gel)和N -异丙基丙烯酰胺(N IPA M)为原料,制备交联结构不同的G e-l PN IPAM 水凝胶,研究不同的pH 值、温度对它们的溶胀度和溶胀速度的影响,进而了解明胶的交联结构对水凝胶的温敏性、pH 敏感性的影响。
结果表明:不同交联结构的Ge-l PN IPAM 水凝胶对pH 值的响应取决于明胶部分,G elx -PN IPA M 水凝胶的温敏性最明显,温度大于LCST (最低临界溶液温度),Ge-l PN IPA M x 与Gelx -PN IPAM x ,G elx -PN IPA M 相比,呈现更高的溶胀度及溶胀速度,其控制过程分别符合Case -Ò和Fick 定律。
关键词:明胶/PN IPA M ;水凝胶;溶胀度;交联结构中图分类号:O 636 文献标识码:A 文章编号:1008-0511(2002)05-0019-03高分子凝胶是由具有网状结构的聚合物和溶剂组成。
交联高聚物的溶胀过程实际上是两种相反趋势的平衡过程,溶剂试图渗透到网络内部,使体积溶胀导致三维分子网络的伸展,交联点之间的分子链的伸展降低了它的构象熵值,分子网络的弹性收缩力使网络收缩,当两种相反的倾向互相抵消时,达到溶胀平衡。
高分子凝胶的溶胀特性与溶质和溶剂的性质、温度、及网络交联结构有关。
它们的定量关系可用Flory -Hug gins 渗透压说明。
可以看出,大分子网络的橡胶弹性是影响凝胶的渗透压的重要因素之一。
因此,可借助高分子网络凝胶结构、形态的微观控制,来影响其宏观的溶胀和收缩。
新型温敏性PNIPAAm-CNT-PNMA纤维水凝胶及设备制作方法与设计方案
本技术提供了一种新型温敏性PNIPAAm CNT PNMA纤维水凝胶的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将碳纳米管分散在硝酸和硫酸的混合液中，将混合液回流后用去离子水进行稀释，再进行三次离心处理后得到碳纳米管样品并进行烘干；步骤2，将烘干后的碳纳米管样品和聚N异丙基丙烯酰胺溶于乙醇溶液，搅拌均匀后将聚N甲基乙酰胺溶于乙醇溶液，随后加入APS和TEMED，并用磁力搅拌器搅拌均匀后进行静电纺丝，得到纺丝样品，并对纺丝样品进行热交联；步骤3，制备吸附盐溶液，把热交联后的纺丝样品在吸附盐溶液中浸渍后进行干燥处理，得到PNIPAAm CNT PNMA纤维水凝胶，其中，碳纳米管样品的浓度为0.25mg/mL2mg/mL，吸附盐溶液的浓度为0.1g/mL0.4g/mL，聚N异丙基丙烯酰胺与聚N甲基乙酰胺的比例为1：1～4:1。
技术要求1.一种新型温敏性PNIPAAm-CNT-PNMA纤维水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将碳纳米管分散在硝酸和硫酸的混合液中，将所述混合液回流后用去离子水进行稀释，再进行三次离心处理后得到碳纳米管样品，并将所述碳纳米管样品进行烘干；步骤2，将烘干后的所述碳纳米管样品和聚N-异丙基丙烯酰胺溶于乙醇溶液，搅拌均匀后将聚N-甲基乙酰胺溶于所述乙醇溶液，随后加入APS和TEMED，并用磁力搅拌器搅拌均匀后进行静电纺丝，得到纺丝样品，并对所述纺丝样品进行热交联；步骤3，制备吸附盐溶液，把热交联后的所述纺丝样品在所述吸附盐溶液中浸渍后进行干燥处理，得到PNIPAAm-CNT-PNMA纤维水凝胶，其中，所述碳纳米管样品的浓度为0.25mg/mL-2mg/mL，所述吸附盐溶液的浓度为0.1g/mL-0.4g/mL，所述聚N-异丙基丙烯酰胺与所述聚N-甲基乙酰胺的比例为1：1～4:1。
2.根据权利要求1所述的新型温敏性PNIPAAm-CNT-PNMA纤维水凝胶的制备方法，其特征在于：其中，所述步骤1中的所述混合液进行回流时的温度为50℃-90℃，回流时长为3h-8h，所述碳纳米管样品进行烘干时的温度为90℃-140℃，所述混合液进行离心处理时的转速为12000rpm。
PNIPAm温敏凝胶的制备与性能研究的开题报告
PNIPAm温敏凝胶的制备与性能研究的开题报告一、研究背景与意义随着人们对生活品质不断的追求，对医疗、生物等领域的需求不断增大，需要研究制备一些具有特殊功能的材料。
温敏凝胶材料是一类在不同温度下具有不同物理化学性质的材料，因此获得了广泛的关注。
其中，PNIPAm是一种常用的温敏凝胶材料，其特点包括具有快速响应、生物相容性好、不影响肿瘤细胞形态的变化等。
因此，PNIPAm温敏凝胶的制备与性能研究具有重要的科学和实用价值，能够提高材料在医学、生物等领域的应用价值，为人们的生活和健康贡献更多。
二、研究目的本研究旨在制备高质量的PNIPAm温敏凝胶材料，并对其性能进行系统的研究与分析，探究其温敏响应、生物相容性等特点，为进一步的应用研究提供重要的理论与实验基础。
三、研究内容1. PNIPAm温敏凝胶的制备：通过慢冷法、快冷法等方法制备PNIPAm温敏凝胶，优化制备工艺。
2. 温敏响应性能研究：研究PNIPAm温敏凝胶在不同温度下的溶胀度和吸水率等性质，考察其温敏响应性能。
3. 生物相容性研究：通过细胞实验、动物实验等方法，研究PNIPAm温敏凝胶对生物体的影响，探究其生物相容性。
四、研究方法1. PNIPAm温敏凝胶的制备：采用慢冷法、快冷法、自组装法等方法制备PNIPAm温敏凝胶，并通过扫描电镜、透射电镜等手段对其形貌结构进行表征。
2. 温敏响应性能研究：利用紫外-可见光谱仪、动态光散射仪等手段测定PNIPAm温敏凝胶在不同温度下的溶胀度和吸水率等性质。
3. 生物相容性研究：通过细胞实验、动物实验等方法，研究PNIPAm温敏凝胶对生物体的影响，评估其生物相容性。
五、预期成果本研究预计可以获得以下成果：1. 成功制备出高质量的PNIPAm温敏凝胶，优化其制备工艺。
2. 研究PNIPAm温敏凝胶在不同温度下的溶胀度和吸水率等性质，得出其温敏响应性能。
3. 通过细胞实验、动物实验等方法，评估PNIPAm温敏凝胶的生物相容性。
PNIPAAmbPLA共聚物的合成及其水凝胶化性质的研究
ＰＮＩＰＡＡｍ—ｂ—ＰＬＡ共聚物的合成及其水凝胶化的研究凝胶体内，在体内观察软骨的形成惭１。
对于血管的网络的培养，可先将血管形成生长因子包覆入温敏水凝胶内，血管生长因子可诱导水凝胶周围的生物体内的组织的血管向凝胶内生长，最终形成与原有血管相连的新的能让血液流动的血管（Ｆｉｇ．１—７）‘硼。
（ａ）（ｂ）（ｃ）Ｆｉｇ．１－７Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｍｏｔｅｄｂｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒｓｉｎｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｈｙｄｒｏｇｅｌ（ａ）．Ｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒｓｅｎｃｏｕｒａｇｅｅｘｉｓｔｉｎｇｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｓｉｎｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｈｏｓｔｔｉｓｓｕｅｔｏｇｒｏｗｉｎｔｏｔｈｅｓｃａｆｆｏｌｄ（ｂ）．ｖｅｓｓｅｌｓｔｏｃｒｅａｔｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＵｌｔｉｍａｔｅｌｙ，ｎｅｗｖｅｓｓｅｌｓｃｏｍｂｉｎｅｗｉｔｈｅｘｉｓｔｉｎｇｂｌｏｏｄｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｓｃａｐａｂｌｅｏｆｂｌｏｏｄｆｌｏｗ（ｃ）．也可以先将血管的内皮细胞种植入温敏水凝胶内并植入生物体内。
内皮细胞在水凝胶内会生长成新的血管组织并向周围的组织器官靠近，最后，新生成的血管会与原有组织的血管相连形成功能化的血管（图１－－８）【鳓。
徊）Ｆｉｇ．１—８Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｍｏｔｅｄｂｙｓｅｅｄｉｎｇｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌｃｅｌｌｓｉｎｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｈｙｄｒｏｇｅｌ（ｄ）．Ｔｈｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｄｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌｃｅｉｌｓｗｉｌｌｆｏｒｍｎｅｗｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｌａｎｄｇｒｏｗｏｕｔｗａｒｄｔｏｗａｒｄｔｈｅｈｏｓｔｔｉｓｓｕｅ（ｅ）．Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ，ｎｅｗｖｅｓｓｅｌｓｃｏｍｂｉｎｅｗｉｔｈｅｘｉｓｔｉｎｇｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｓｔｏｃｒｅａｔｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｓｃａｐａｂｌｅｏｆｂｌｏｏｄｆｌｏｗ（ｆ）．４．４酶的固定２０世纪６０年代后酶的固定化技术有了较大的发展，固定化酶可使反应产物易分离、酶的稳定性增加、反应效率大幅度提高，并且酶能重复使用。