[發明專利]pH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201310013789.X
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103087257A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 杜濱陽;周嫻婧;聶晶晶;徐君庭
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08F220/54
• 分類號: C08F220/54;C08F226/06;C08F8/44;C08J3/075;C08J3/24;A61K47/32
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明涉及環境敏感型的高分子材料領域，具體涉及一種具有pH和溫度雙重敏感性的離子微水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

水凝膠因其內部存在物理或化學鍵結合而交聯形成親水高分子網絡，水只能滲透到高分子網絡鏈間，經由溶脹作用形成凝膠，只能溶脹而不能溶解于水中。由于高含水量與生物相容性，水凝膠在生物醫學上具有非常好的應用前景，已經得到了科研工作者的廣泛關注。微凝膠（microgel）是具有膠體尺寸(1nm~10μm)的溶脹在良溶劑中的交聯乳膠粒，其分子結構介于支鏈大分子和聚合物宏觀網絡結構之間。根據分子內及表面有無響應性基團，微凝膠可以分為響應性微凝膠和非響應性微凝膠兩類，其中以響應性微凝膠的研究最為活躍，應用最為廣泛。典型的外界刺激有溫度、pH?值、溶劑、鹽濃度、光、聲場、電場、壓力等。當微凝膠受到這些外界刺激時會發生體積變化，利用這種刺激響應特性，可以將微凝膠用作制備藥物傳輸和控制釋放載體材料。其中N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸等水溶性雙鍵化合物經交聯共聚制成的微凝膠的研究尤為突出。

室溫離子液體（Room?Temperature?Ionic?Liquid）是一種在室溫下呈液態的離子化合物。離子液體中只存在陰、陽離子，沒有中性分子。因其特殊結構，離子液體具有許多獨特性質，例如：常溫下呈液態穩定存在；不揮發，不易燃，幾乎沒有蒸汽壓；具有較好的化學穩定性，較寬的電化學穩定電位窗口；可調節改變無機物、水、有機物及聚合物的溶解性；無毒無污染，常被稱為“綠色溶劑”。隨著離子液體研究的不斷深入，一些研究者將離子液體與高分子相結合，例如：將離子液體作為聚合過程中的綠色溶劑，生物大分子的特種溶劑，引發劑或助催化劑等，甚至將其作為功能性單體，獲得聚離子液體。典型的聚離子液體是帶有陽離子如吡咯烷酮、咪唑鎓、吡啶鎓和陰離子如四氟硼酸鹽，六氟磷酸，三氟甲磺酸酯的功能性聚合物。類比于離子液體，聚離子液體可應用于許多不同的技術領域，如環境能源、分析化學、材料科學、生物技術、催化劑、表面科學等等。

本發明致力于將微凝膠與聚離子液體相結合，使其同時擁有二者的優良特性，并通過二者之間的協同作用，發揮出新功能，開發離子微凝膠的潛在應用價值。到目前為止，國內外有許多關于聚電解質和智能水凝膠的報道及專利，但是關于同時具有聚離子液體性質和智能響應性的微凝膠基本沒有報道。而所報道的大部分聚電解質水凝膠是以塊狀本體凝膠形式存在的，且制備過程較為繁瑣，影響其應用前景；另一方面，幾乎所有報道均是采用N,?N-二亞甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯等含多個不飽和雙鍵的化合物為化學交聯劑進行交聯反應。在此，我們設計開發了具有新特性微水凝膠的新制備方法，豐富了微水凝膠系統的種類和制備方法。

中國專利CN1586706公開了一種快速溫度響應半互穿網絡水凝膠的制備方法。該發明制備的凝膠有快速的溫度響應性、較好的pH響應性和較好的凝膠強度，拓寬了凝膠的應用范圍，特別是生物及醫藥領域。中國專利CN101117392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。該發明采用天然聚陽離子電解質和天然聚陰離子電解質進行溶液共混，制備天然聚兩性電解質水凝膠膜。該水凝膠膜在不同pH值的電解質溶液中都有電場響應性，拓展了其作為電場敏感性水凝膠所適用的pH值范圍。但是上述凝膠為塊狀或膜狀凝膠，尺寸較大，不具有微水凝膠膠體顆粒的微小尺寸，難以像微水凝膠一樣適用于各種需要較小尺寸的應用領域，特別是藥物負載及可控釋放等生物醫藥領域。

中國專利CN101851315A公開了一種可降解聚兩性電解質微凝膠的制備方法，通過配置反向微乳液、水相溶液、油相溶液，以油相為母液制成油包水反向微乳液，在電熱、水浴、充氮、攪拌狀態下加入原料進行聚合反應，制成聚兩性電解質微凝膠乳液，經破乳沉淀、洗滌、抽濾、透析、離心分離、真空干燥，制得兩性電解質微凝膠顆粒。該兩性電解質微凝膠等電點處粒子流體力學直徑為105.7nm，但粒徑分布較寬，且制備方法較為繁瑣，提純過程復雜。

中國專利CN101037494A公開了一種以N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸等為主單體，在化學交聯劑的存在下，采用特定滴加技術和無皂乳液聚合方法制備pH及溫度雙重敏感性微水凝膠，其微水凝膠的粒徑為40-400nm，但制備過程中單體與化學交聯劑同時反應，由于化學交聯劑的反應消耗速度要遠快于單體反應速度，導致了微水凝膠內部交聯程度不均勻，從而影響了微水凝膠的微觀結構和物理性能；同時其純化過程長，需要透析1-3周或重復3-6次的高速離心并超聲再分散。