[發明專利]一種果膠/N-異丙基丙烯酰胺互穿水凝膠材料

無效

• 申請號: 201310296090.9
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103509304A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 陳嬌嬌;傅宏俊;賈彬虹;廖啟江
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08L33/24
• 分類號: C08L33/24;C08L5/06;C08J3/075;C08J3/24;C08F220/54;C08F222/38;C02F1/28
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技術領域

本發明涉及生物醫藥高分子材料領域，具體為一種果膠/N-異丙基丙烯酰胺互穿高分子水凝膠及其制備方法。

背景技術

智能水凝膠是能夠對外界環境因素如溫度、pH、離子強度、光和特異化學物質等細微變化做出響應的一類水凝膠，其響應性一般表現為凝膠體積的突變，即體積相轉變行為。這種特點使得智能水凝膠在組織工程、生物分離、固定化酶和藥物的控制釋放等方面具有很好的應用前景，因而吸引了許多研究者加入這一領域，其中研究較多的是溫度敏感性凝膠。所謂溫敏性水凝膠，是指隨溫度變化而發生體積相轉變的水凝膠。當環境溫度達到并超過某臨界溫度時，凝膠體積會隨之發生變化，甚至會發生不連續的突變，即所謂體積相轉變。這種凝膠具有一定比例的疏水和親水基團，溫度的變化可影響這些基團的疏水作用以及大分子鏈間的氫鍵作用，從而使凝膠結構改變，發生體積相變，通常將該溫度稱為相變溫度。體積發生變化的臨界轉化溫度稱為低溫臨界溶解溫度(lower?critical?solution?temperature，LCST)。聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAm)是一種典型的溫度敏感性材料，它具有較低臨界溶解溫度LCST(～32.0℃)。當溫度低于LCST值時，凝膠的大分子鏈水合而伸展，凝膠吸水溶脹；當溫度高于LCST值時，凝膠發生急劇的脫水合作用。導致這種現象的原因，一般認為與“疏水-親水平衡”有關，當溫度升高時，聚合物之間的疏水相互作用增強，而聚合物與溶劑之間的氫鍵被破壞，致使凝膠收縮。

目前雙重響應性智能水凝膠由于具有更好的可操作性和實用性而受到人們的青睞。制備雙重響應性智能水凝膠最有效的方法就是互穿聚合物網絡(IPN)——由兩種或兩種以上聚合物網絡相互穿透或纏結所形成的一類獨特的化學共混網絡體系。互穿網絡水凝膠一般分為全互穿網絡和半互穿網絡。用互穿網絡法制備水凝膠的一般方法是：首先制備單一水凝膠聚合物，然后配制與上述聚合物網絡能夠互穿交聯的前驅體反應溶液，將一定重量的水凝膠聚合物浸入前驅體溶液中，直至溶液全部被吸入凝膠；引發前驅體發生交聯聚合，新形成的聚合物與原聚合物發生互穿，從而形成互穿網絡。例如Jin等采用順序互穿技術，先用自由基溶液聚合的方法，合成了Poly(VP-co-MAA)無規共聚凝膠，然后將單體NIPAm擴散到凝膠中去之后引發聚合，得到了溫度和pH值雙敏感的P(VP-co-MAA)/PNIPA?Semi-IPN凝膠【(Jin?Shuping，Bian?Fengling，Liu?Mingzhu，Chen?Shilan，Liu?Hongliang.Swelling?mechanism?of?porous?P(VP-co-MAA)/PNIPAM?semi-IPN?hydrogels?with?various?pore?sizes?prepared?by?a?freeze?treatment[J].Polymer?International，2009，58(2)：142～148)】。互穿網絡水凝膠的特點是兩種網絡之間相互物理貫穿，高分子間通過次級價鍵力(如靜電相互作用、氫鍵以及范德華力等)發生締合而無化學結合，因此凝膠網絡內每一種組分都保持相互獨立的結構，每一網絡的特性都能夠得到保護。

果膠是由D-半乳糖醛酸殘基經α-1，4糖苷鍵相連接聚合而成的大分子多糖。由于果膠具有良好的乳化、增稠、穩定和膠凝作用，天然果膠可用作高效無毒的食品凝膠劑、乳化劑、增稠劑、穩定劑，廣泛應用于食品、醫藥、化工和紡織等行業。此外，果膠還具有良好的生物相容性、易降解性等，特別近年來研究發現其結構中含有的-COOH，會對pH值刺激具有一定的響應性能，因此它在制備生物醫藥材料方面的應用逐步受到科學人員的關注，對果膠進行改性或與其他材料復合，提高果膠各項性能是近年來果膠類高分子材料研究的熱點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠保留果膠良好的生物相容性、易降解性等性能，同時具有溫敏性的果膠/N-異丙基丙烯酰胺互穿水凝膠及其制備方法。該凝膠可用作固相萃取劑，用于吸附染料等有害化學物質以及污水處理。