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《中山大学》 2010年
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超临界二氧化碳中医用高分子复合材料的制备及其性能研究

王成卫  
【摘要】: 超临界二氧化碳具有无毒、不可燃、价廉易得的特点,是取代传统挥发性有机溶剂或者助剂的理想替代品。超临界二氧化碳具有临界条件温和,操作简便的优点,既具有类似气体的黏度和扩散系数,又具有类似液体的密度和溶解能力,是一种能用于高分子聚合反应的绿色溶剂。随着医学和材料学的发展,医用复合材料正受到越来越广泛的关注。具有环境刺激多重响应性和抗凝血作用的生物医用材料是两类重要的医用材料。在超临界二氧化碳中开发制备此类医用复合材料及其载药系统的绿色合成方法和清洁生产工艺,具有重要的科学意义和应用价值。 聚合物–无机物复合材料既可充分发挥无机材料优异的力学性能,又可发挥有机聚合物的柔韧性、易加工性,是发展医用复合材料的一个重要方向。聚N-异丙基丙烯酰胺及其共聚物是一类重要的温敏缓释医用材料。以超临界二氧化碳为溶剂,N-异丙基丙烯酰胺为聚合单体,纳米SiO_2为增强剂,用分步法合成了聚N-异丙基丙烯酰胺/SiO_2复合材料。首先将纳米SiO_2用偶联剂进行表面修饰,引入可聚合的不饱和双键,然后在超临界二氧化碳介质中进行自由基聚合,制备聚合物–无机物复合材料。对产物的性能表征表明:纳米SiO_2的引入增强了聚N-异丙基丙烯酰胺微粒水凝胶的溶胀性能和温度敏感性,有助于提高其作为温敏缓释材料的药物控制释放性能。 一步法是一种新颖的制备聚合物–无机物复合材料的方法。在超临界二氧化碳中,以N-异丙基丙烯酰胺、乙烯基三乙氧基硅氧烷、四乙氧基硅氧烷为单体,用一步法原位合成了SiO_2–聚N-异丙基丙烯酰胺复合微粒。在聚合过程中,乙烯基单体的自由基聚合反应和硅氧烷的水解/缩聚反应同步进行。对产物测试的结果表明,SiO_2–聚N-异丙基丙烯酰胺复合微粒的粒径在100 nm以内,复合微粒凝胶显示出比聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶更高的最低临界溶解温度。以布洛芬为目标药物,用原位–聚合包埋的方法制备了药物控制释放体系。布洛芬的体外模拟释放实验表明,原位合成的SiO_2–聚N-异丙基丙烯酰胺复合微粒凝胶比聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶具有更好的药物控制释放能力。 以超临界二氧化碳为反应介质,成功制备了温度、磁场双重响应的聚N-异丙基丙烯酰胺/Fe_3O_4复合微粒。首先用滴定水解法制备了Fe_3O_4微粒,测试结果表明制备的磁性微粒粒径在100~200 nm。将纳米Fe_3O_4用油酸或偶联剂进行表面修饰、引入可聚合的不饱和双键后,与N-异丙基丙烯酰胺单体在超临界二氧化碳中进行自由基聚合,制备出聚N-异丙基丙烯酰胺/Fe_3O_4复合微粒。性能测试结果表明,制备的聚合物–无机物复合材料不但具有良好的温度敏感性,还具有优异的超顺磁性。双重响应的复合微粒饱和磁化强度达到10.8 emu·g~(-1),可作为靶向药物释放系统的载体。 壳聚糖–L-精氨酸复合物是一种已被证实具有抗凝血作用的生物医用材料。在超临界二氧化碳中,通过脱水剂的催化作用,壳聚糖的氨基和L-精氨酸的羧基结合,制得了壳聚糖–L-精氨酸复合物。实验结果表明,L-精氨酸修饰壳聚糖分子上的氨基可达到较高的取代度;脱水催化剂N,N’-二环己基碳二亚胺在超临界二氧化碳中催化生成壳聚糖–L-精氨酸复合物的效果优于1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐。
【学位授予单位】:中山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ320.7

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【参考文献】
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