聚合微凝膠膠體晶體水凝膠的研究與應(yīng)用.pdf

1、具有刺激響應(yīng)的微凝膠在生物傳感領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。然而基于微凝膠的膠體晶體水凝膠和缺陷膠體晶體的規(guī)?；苽淙匀淮嬖谥恍﹩栴}。本論文基于具有溫度敏感性的聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝膠進(jìn)行了研究，圍繞膠體晶體的交聯(lián)、缺陷膠體晶體和敏感性微凝膠的制備開展了工作。
　　首先，論文中提出了一種更方便有效的方法用于交聯(lián)微凝膠膠體晶體。利用表面修飾雙鍵的PNIPAM微凝膠，通過紫外光引發(fā)微凝膠表面雙鍵發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，在無外加基

2、質(zhì)和交聯(lián)劑的條件下實(shí)現(xiàn)微凝膠膠體晶體的交聯(lián)，得到聚合微凝膠膠體晶體（PMCC）。PMCC對于溫度和離子強(qiáng)度都具有敏感性，且響應(yīng)過程可逆。通過改變溫度和鹽濃度，PMCC的禁帶可以在整個(gè)可見光范圍自由調(diào)節(jié)。除此之外，與其它固定PNIPAM微凝膠的方法不同，在PMCC中微凝膠的性質(zhì)并沒有因?yàn)榻宦?lián)固定而受到影響，而且跟普通水凝膠相比，PMCC具有更快的響應(yīng)速度。
　　其次，還制備了葡萄糖敏感性聚合微凝膠膠體晶體（GPMCC）用于葡萄糖濃度

3、的比色傳感。利用表面修飾雙鍵的PNIPAM核殼結(jié)構(gòu)微凝膠，在紫外光下引發(fā)微凝膠殼層雙鍵發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，交聯(lián)微凝膠得到以核殼結(jié)構(gòu)微凝膠為構(gòu)建單元的PMCC水凝膠，之后利用3-氨基苯硼酸修飾微凝膠核內(nèi)部分，得到的PMCC水凝膠除了具有溫度敏感性之外，還對葡萄糖濃度有很好的敏感性，也被稱為GPMCC。隨著葡萄糖濃度的增大，GPMCC水凝膠的顏色從藍(lán)色依次變到綠色，紅色和無色，禁帶可以在整個(gè)可見光范圍自由調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了葡萄糖濃度的比色傳感。雖

4、然GPMCC水凝膠對于葡萄糖濃度的響應(yīng)速度慢于PMCC水凝膠對于鹽濃度的響應(yīng)速度，但是與普通的葡萄糖敏感性水凝膠相比，GPMCC仍然具有更快的響應(yīng)速度，其特征響應(yīng)時(shí)間與微凝膠的更加接近。
　　此外，還提出了一種新的方法用于人工缺陷膠體晶體的制備。利用粒徑相同的聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝膠和N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酸的共聚物[P(NIPAM-co-AAc)]微凝膠以任意比例混合后形成膠體晶體，之后將三維有序結(jié)構(gòu)固定在丙

5、烯酰胺（AAm）水凝膠基質(zhì)中，得到聚合膠體晶體陣列（PCCA）。當(dāng)pH大于AAc的pKa時(shí)，P(NIPAM-co-AAc)微凝膠溶脹，PCCA的光子禁帶中呈現(xiàn)出缺陷態(tài)（可通過帶），從而得到人工缺陷膠體晶體。與其它摻入雜質(zhì)的方法不同，此方法中缺陷的引入并未影響膠體晶體內(nèi)部的有序性，而且人工缺陷膠體晶體中的缺陷可以通過溫度和pH可逆地導(dǎo)入和擦除。
　　最后，結(jié)合納米銀三角板和聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）制備了一種具有光敏感性的