丙烯酰胺基聚合物-粘土納米復(fù)合水凝膠的制備、改性及生物學(xué)應(yīng)用.pdf

1、丙烯酰胺基聚合物水凝膠是被研究最廣的一類水凝膠，傳統(tǒng)的以化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)的丙烯酰胺基聚合物水凝膠力學(xué)性能差，溶脹性能低，這很大程度上限制了這類凝膠的應(yīng)用。近年來，一種具有超高的力學(xué)強(qiáng)度的丙烯酰胺基聚合物/粘土水凝膠吸引了研究者的關(guān)注。然而，目前這種新型納米復(fù)合水凝膠的形成機(jī)理，還沒有明確的判據(jù)；其生物學(xué)方面的應(yīng)用還有待研究。
　　 本文通過調(diào)控單體種類、聚合方法等途徑制備力學(xué)性能，溶脹性能優(yōu)異的納米復(fù)合水凝膠；采用不同方法對納米復(fù)

2、合水凝膠進(jìn)行改性，通過FTIR，SEM，TEM，UV/Vis以及DSC.對改性后凝膠結(jié)構(gòu)形態(tài)與性能的研究，揭示納米復(fù)合水凝膠中粘土和聚合物之間的作用機(jī)理；初步考察了納米復(fù)合水凝膠在藥物緩釋、醫(yī)用阻隔材料方面的應(yīng)用，取得了以下主要研究結(jié)果：
　　 (1)選用了一種鋰皂石/(Laponite XLS，粘土S)作為交聯(lián)劑，通過原位溶液聚合方法合成了一系列高粘土含量的PAAm/粘土、PNIPAAm/粘土納米復(fù)合水凝膠(S-M凝膠、S-N

3、凝膠)。將初制備的凝膠分別在不同濃度的AAm、NIPAAm單體水溶液后處理，發(fā)現(xiàn)該凝膠在其單體水溶液中處理后表現(xiàn)出不同尋常的溶脹行為。對于某一特定凝膠，存在一個臨界濃度c*([AAm]w/v％)，當(dāng)單體水溶液的濃度低于c*時，凝膠充分溶脹；而當(dāng)單體水溶液的濃度高于c*時，凝膠結(jié)構(gòu)坍塌，凝膠與溶液成為一體，溶液的粘度增大。S-M凝膠在AAm水溶液中的臨界濃度c*與該凝膠中的聚合物含量cp存在定量關(guān)系，c*≈cp。元素分析和TEM觀察表明，

4、這種凝膠在單體水溶液中后處理，凝膠的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，部分高分子鏈及少量的粘土片會從大塊凝膠中脫離出來進(jìn)入到溶液中。通過對凝膠溶劑后處理的溶脹行為的考察，直觀的證明了這種丙烯酰胺基聚合物/粘土納米復(fù)合水凝膠是以粘土為交聯(lián)劑，通過物理交聯(lián)而成。
　　 (2)通過原位聚合法合成了一系列PNIPAAm/粘土/線性PAAm復(fù)合水凝膠(S-P納米復(fù)合水凝膠)。線性PAAm的加入影響了PNIPAAm/粘土納米復(fù)合水凝膠的物理性能：S-P納米

5、復(fù)合水凝膠抗拉和抗壓強(qiáng)度、彈性回復(fù)性、相轉(zhuǎn)變溫度、透光性、溶脹速率和平衡溶脹率可由線性PAAm含量調(diào)控。結(jié)構(gòu)分析表明，線性PAAm和粘土發(fā)生相互作用會形成特定的“親水區(qū)域”。選用小牛血清(BSA)作為藥物釋放模型，凝膠載藥系統(tǒng)對BSA藥物可以持續(xù)、穩(wěn)定釋放33天。
　　 (3)通過兩步法制備PNIPAAm/粘土/PAAm有機(jī)無機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠(IPN水NN)，化學(xué)交聯(lián)PAAm的引入，使IPN水凝膠交聯(lián)密度增大；相轉(zhuǎn)變溫度(LCS

6、T)從32.0℃右移到了33.4℃；凝膠的退溶脹速率大大提高，在50℃水浴里10 min內(nèi)失去90％1的水；隨著PAAm含量的提高，IPN水凝膠的動態(tài)儲能模量增加；選用BSA作為藥物模型釋放，凝膠載藥系統(tǒng)可以獲得快速的BSA藥物釋放效果，并且藥物釋放速率可由溫度，粘土含量進(jìn)行控制。
　　 (4)將消毒后的一系列聚丙烯酰胺(PAAm)-co-聚 N-異丙基丙烯酰胺/(PNIP AAm)/粘土納米復(fù)合水凝膠進(jìn)行了生物相容性實(shí)驗(yàn)，如體

7、外的細(xì)胞毒性試驗(yàn)，體內(nèi)的熱原試驗(yàn)、急性全身毒性試驗(yàn)和致敏試驗(yàn)。結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)凝膠中PNIPAAm與PAAm的比例可使材料符合第三類植入物材料要求；將納米復(fù)合水凝膠作為頦神經(jīng)和血管之間的阻隔材料并與傳統(tǒng)的滌綸材料進(jìn)行對比，初步動物學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米復(fù)合水凝膠相對于傳統(tǒng)的滌綸材料，具有更高的塑性，對神經(jīng)組織學(xué)影響小，頦神經(jīng)縱切面與橫切面均見神經(jīng)軸索排列致密，接近無間置物組，與周圍組織融合較好，為拓展凝膠材料的應(yīng)用領(lǐng)域，推動微創(chuàng)外科的發(fā)