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《苏州大学》 2013年
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通过静电作用制备物理水凝胶及其流变学性质研究

肖燕  
【摘要】:水凝胶作为一种吸水溶胀并且能保持大量水分而不溶解的三维网络材料,具有良好的亲水性和生物相容性,被广泛应用于生物医学领域,如烧伤敷料、药物控制缓释、组织工程、酶的固定化载体等。本论文设计合成了不同结构的聚电解质,通过静电作用制备物理水凝胶,并对其流变性质进行研究。具体研究内容如下: 第一部分:基于环糊精的水凝胶的制备及其流变学研究 首先采用氯乙酰氯分别与两种环糊精(α-环糊精和γ-环糊精,分别简写为α-CD和γ-CD)反应得到氯乙酰化环糊精。然后以氯乙酰化环糊精作为引发剂,采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法引发甲基丙烯酸-N, N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)聚合,获得以不同的环糊精为核、温度及pH敏感的星状聚合物(α-CD-g-PDMAEMA或γ-CD-g-PDMAEMA),可以作为阳离子型聚电解质。采用氧阴离子聚合方法,将聚乙二醇单甲醚(MePEG)的末端羟基与KH反应,形成氧负离子MePEG-O-K+,作为大分子引发剂,引发单体甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)聚合,成功合成功能性嵌段聚合物MePEG-b-PtBMA,经PtBMA链段水解反应得到双亲水性嵌段共聚物MePEG-b-PMAA,作为阴离子型聚电解质。利用1H NMR、GPC、FT-IR及TGA对聚合物的结构、组成、分子量和分子量分布进行表征,采用表面张力测定方法、TEM和DLS对聚合物的自组装行为进行研究。最后,通过静电相互作用,将上述合成的两种阳离子型聚电解质α-CD-g-PDMAEMA及γ-CD-g-PDMAEMA分别与阴离子型聚电解质MePEG-b-PMAA复合,制备微凝胶和水凝胶。采用扫描电镜(SEM)观察凝胶的形貌,利用流变测试对凝胶的形成动力学进行研究。研究结果表明,聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液的体积配比对形成的凝胶的强度有较大影响。对药物萘普生(NAP)的体外释放结果表明,这种基于环糊精的物理水凝胶可作为疏水性药物分子载体。 第二部分:基于功能化聚磷酸酯嵌段共聚物的微凝胶和水凝胶的制备与表征 以Sn(Oct)2为催化剂,三种不同的聚乙二醇为引发剂,对含有炔基的功能性环状磷酸酯单体2-炔丁基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(BYP)进行开环聚合,制备不同嵌段长度的共聚物。采用1H NMR、13C NMR、31P NMR和GPC对聚合物的结构、分子量和分子量分布进行表征。实验结果表明,采用分子量为2000g mol-1的甲基封端的聚乙二醇(MePEG)开环聚合单体BYP可以得到单分散、结构明确的磷酸酯类嵌段共聚物(MePEG-b-PBYP)。随后,采用巯基-炔点击化学反应对PBYP的侧基的炔基进行修饰,分别获得侧基含羧基(-COOH)、磺酸基(-SO3H)和氨基(-NH2)的聚磷酸酯嵌段共聚物。采用MTT方法对聚合物的细胞毒性进行测试,结果显示所合成的磷酸酯类聚合物具有较好的生物相容性。进一步地,将带有不同电荷的聚电解质溶液混合,通过静电作用制备微凝胶。利用DLS、TEM及SEM等测试对聚合物溶液行为及微凝胶的形貌进行表征。最后,将α-环糊精引入体系,诱导形成水凝胶。利用SEM对水凝胶的形貌进行表征,XRD测试分析水凝胶的结构,并利用流变仪测试水凝胶的凝胶化时间。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O631.3

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