[發明專利]一種具有微電場響應功能的納米水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210309846.4
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102827324A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 應曉英;陳忠;高建青
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08F220/34
• 分類號: C08F220/34;C08F212/08;C08F212/14;C08F222/38;C08F4/40;C08F2/22;A61K47/32;A61K9/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于納米水凝膠的制備領域，尤其涉及一種具有微電場響應功能的納米水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

水凝膠是指一種主鏈或支鏈含有大量親水性基團并吸附有大量水分的具有三維網狀結構的交聯聚合物。它在水中溶脹而不溶解，既含有大量水分又能保持一定的形狀，是迄今為止已知化合物中形態與生物最為相似的體系。它能對外界的變化作出柔和的反應，并且表現出更為典型的軟物質特性以及仿生智能特性。

根據對外界刺激的響應特性，可以將水凝膠分為普通水凝膠和環境敏感性水凝膠，后者又稱為智能型水凝膠或刺激響應性水凝膠。智能型水凝膠在外界物理、化學因素如光、電、磁、聲、溫度、pH值、力和化學物質等的刺激下，可以發生體積和形狀的可逆變化。根據刺激信號的不同，又可將環境敏感性水凝膠分為溫度敏感性水凝膠、pH敏感性水凝膠、電場敏感性水凝膠、磁場敏感性水凝膠等。根據智能型水凝膠的這些特性，其在藥物的控制釋放、活性酶的包埋、物質的富集與分離、傳感器、人造肌肉等方面具有廣闊的應用前景。

在眾多的外界刺激中，電場易于施加、易于調控，因此電場敏感性水凝膠相比于其它類型智能水凝膠具有更廣闊的應用前景。電場敏感水凝膠是一種新型智能高分子聚合物，由聚電解質高分子構成，其在電場刺激下，自由離子的定向移動導致凝膠內外離子濃度不均、滲透壓變化引起凝膠變形，可將電能轉化為機械能。作為能量轉換器，電場敏感水凝膠已廣泛應用于生物力學、人工肌肉驅動、傳感器、能量轉換、聲波抑制、化學分離和藥物的控制釋放等領域的研究。

納米水凝膠由于同時具有納米粒子特性和凝膠特性，近年來成為高分子材料和藥物載體領域研究的熱點。目前對于電場性水凝膠的報道主要集中于大尺寸的凝膠，納米級水凝膠的電場敏感性報道較少。

申請號為200710044241.6的中國專利申請公開了一種天然兩性聚電解質電場敏感性水凝膠及其制備方法，該水凝膠膜在不同pH值的電解質溶液中都有電場響應性，并且在酸性條件和堿性條件下彎曲方向不同，這些特性拓展了其作為電場敏感性水凝膠所適用的pH值范圍，使其在人工肌肉、傳感器、可控藥物釋放、自動開關元件和分離技術等領域的應用具有廣闊的前景。

申請號為200710038925.5的中國專利申請公開了一種在電場中定向移動的智能水凝膠制備方法，該凝膠為聚丙烯酸和聚丙烯酰胺形成的雙層水凝膠，具有電場響應性，且對電場的響應速率快。但均沒有涉及到納米水凝膠的電場響應性能評價，尤其是對微弱電場的響應性。

發明內容

本發明提供一種原料易得、分散穩定性好、具有微電場響應功能的納米水凝膠。

一種具有微電場響應功能的納米水凝膠，按重量百分比計，原料組成為：

甲基丙烯酸二甲氨基乙酯????85.0～95.0％；

苯乙烯????????????????????0～10.0％；

對苯乙烯磺酸鈉????????????0～10.0％；

交聯劑????????????????????0.5～10.0％。

其中，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量越大，納米水凝膠的親水性越強，穩定性越好，因此，作為優選，所述的原料組成為：

甲基丙烯酸二甲氨基乙酯????90.0～95.0％；

苯乙烯????????????????????0～10.0％；

對苯乙烯磺酸鈉????????????0～10.0％；

交聯劑????????????????????0.5～10.0％。

原料中交聯劑的存在，不但會增大單體甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、苯乙烯及對苯乙烯磺酸鈉的轉化率，同時也會提高目標產物納米水凝膠的穩定性。

作為優選，所述的交聯劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，具有質量可靠、交聯效率高的優點，加入少量便可獲得穩定的交聯結構。

本發明還提供一種所述的具有微電場響應功能的納米水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、苯乙烯、對苯乙烯磺酸鈉置于燒瓶中，加水溶解；

(2)稱取交聯劑，水浴超聲溶解；

(3)將步驟(2)所得溶液加入(1)的燒瓶中，室溫攪拌，同時通入氮氣，反應1～2h；

(4)向(3)中加入引發劑的水溶液，并持續通入氮氣反應20～30h；

(5)將步驟(4)反應后所得的溶液用分子量為8～14K道爾頓的透析袋透析40～50h，所得透析液冷凍干燥20～30h，得到所述的具有微電場響應功能的納米水凝膠。