收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于有机纳米微球的复合水凝胶的设计制备与功能构筑

武永涛  
【摘要】:高分子水凝胶材料由于其独特的结构特征及理化性能,在柔性化学机械器件、选择性过滤、生物医药、组织工程等领域有着广泛的应用前景。然而传统化学交联水凝胶(OR gel)力学性能较差,在一定程度上限制了其在诸多领域的应用,为改善凝胶的性能,一系列具有优异力学性能的新型凝胶被开发出来,其中纳米复合水凝胶(NC gel)由于其简单的制备方法及优异的力学性能引起了研究者的广泛关注。此外由于NC gel独特的有机/无机网络结构,使得NC gel的溶胀性能和光学透过性相对于OR gel也有了很大的改善,因此NC gel被认为有效解决了OR gel存在的诸多缺陷。近年来,NC gel的研究得到了快速的发展,特别是针对其性能和网络结构进行了大量的研究,但是仍然存在一些亟待解决的问题。首先NC gel网络中高分子链与无机粘土片间的键联机制仍然不明确,这严重限制了NC gel的进一步发展;此外,由于NC gel网络结构中特殊的交联作用,其在功能性构筑方面也受到了很大的制约。 在本文中,针对目前NC gel存在的问题,对聚丙烯酰胺基NC gel中高分子链与粘土片间的键联机制进行了研究,在此基础上进一步设计制备了一种新型的以高分子纳米微球为交联点的纳米微球复合水凝胶(OC gel),结合OR gel功能性构筑的思路提出了功能性纳米复合水凝胶制备的新途径,可同时赋予凝胶优异的力学性能和持久的功能性,具体研究内容如下: 首先,利用NC gel预聚液粘度的变化规律,研究凝胶预聚液中各有机组分与无机粘土片间的相互作用,进一步利用红外光谱分析,对NC gel网络中高分子链与无机粘土片间的相互作用进行研究,揭示NC gel网络中有机/无机组分间的键联作用机制及其形成机理。研究表明,由于粘土表面存在的大量的羟基、羧基基团及金属离子,在PAAm与粘土片间的存在着较强的氢键以及化学络合相互作用,该相互作用充当了NC gel网络形成的主要交联作用力。 其次,通过对纳米ZnO及纳米Ag颗粒进行表面改性,并将其引入OR gel网络中,制备了纳米杂化水凝胶(Hy gel),研究纳米颗粒的引入对Hy gel结构性能的影响。研究表明通过对纳米Zn0和纳米Ag颗粒进行表面改性可有效的改善其在凝胶预聚液中的分散情况,从而实现无机纳米颗粒在凝胶基体中的均一分散。此外无机纳米颗粒的引入,可有效改善Hy gel力学性能并可对凝胶的溶胀性能进行调控。本工作可进一步拓展到利用功能性无机纳米颗粒(如具有光、电、磁等性质)制备特殊功能性的纳米杂化水凝胶材料。 此外,利用无皂乳液聚合的方法,制备阳离子有机纳米微球,通过阴离子自由基在其表面的吸附,实现其表面引发活性的构筑。进一步利用水溶性单体在微球表面的原位自由基聚合制备OC gel,有机纳米微球充当交联点作用,对该凝胶的交联方式进行研究,并考察凝胶预聚液中单体及微球的含量对OC gel结构性能的影响。研究表明,由于有机纳米微球在凝胶基体中的均一分散,使OC gel的力学性能与OR gel相比有了非常显著的提升,并且显示了优异的弹性,同时微球的含量对OC gel的内部结构、力学性能及溶胀性能均有着显著的影响。 为实现OC gel的可控快速制备,将可聚合光引发剂接枝到有机纳米微球表面,实现微球的光引发活性。在紫外光辐照的下引发水溶性单体在微球表面的原位自由基聚合,进一步交联为凝胶,具有光引发活性的有机纳米微球在凝胶基体中充当交联点作用。该凝胶是一类基于化学键联作用的纳米复合水凝胶(CNC gel)。系统研究CNC gel预聚液中单体及微球的含量、单体的种类及性质对凝胶结构性能的影响,进一步将磁性Fe304颗粒引入具有光引发活性的PS微球中,实现CNC gel的磁性构筑。研究结果表明,由于有机纳米微球在凝胶基体中的均一分散,CNC gel也显示了优异的力学性能,并且由于高分子链与交联点间的化学键联作用,该凝胶也具有更好的稳定性。在交联点间有更长的聚合物分子链存在,因此CNC gel与OR gel相比显示了更好的细胞吸附性能,使得CNC gel的细胞相容性有了较大的改善。该工作可进一步拓展到将其他功能性无机纳米颗粒引入有机纳米微球,并以此微球为交联点制备纳米复合凝胶,制备具有优异力学性能的功能性水凝胶。 NC凝胶的成形机理和功能性构筑是NC凝胶研究的重要发展方向。本工作一方面提出了NC凝胶基体中有机/无机组分间基于非共价键作用的键联机制,另一方面提出了制备具有高力学性能的功能性纳米复合水凝胶的新途径。可进一步对凝胶的功能性设计进行拓展:将不同功能(如热磁性、荧光、抗菌性等)的无机纳米颗粒引入PS微球,制备OC/CNC gel,实现凝胶特殊功能性构筑;进一步利用生物医用功能性有机纳米微球(如具有药物缓释性、生物可降解性的微球)取代PS微球为交联点,制备OC/CNC gel,突破高分子水凝胶材料在药物释放及组织工程等领域的应用,在此基础上,可实现其多重功能的设计,进一步拓展凝胶的应用领域。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈艳;危大福;张幼维;赵炯心;吴承训;孔孟之;;模板聚合法制备稳定的抗菌性纳米微球[J];合成技术及应用;2007年04期
2 谢宇;尚晓娴;蒋丰兴;胡金刚;颜流水;;壳聚糖纳米微球对牛血清蛋白的包封和缓释效果研究[J];化学研究与应用;2008年12期
3 杨培慧;刘媚;张建莹;李周明;蔡继业;;5-氟尿嘧啶/壳聚糖载药纳米微球的制备及性能[J];化学研究与应用;2009年01期
4 强新新;赵志超;宋锋玲;彭孝军;樊江莉;;超细荧光聚合物纳米微球的制备[J];应用化学;2012年06期
5 邹波;卢子兴;;中空纳米微球填充复合材料的有效力学性能[J];力学学报;2009年02期
6 丁丹;王晶;陈莹;武伟;蒋锡群;;明胶-聚丙烯酸纳米微球的一维自组装制备纳米棒[J];中国科学:化学;2011年02期
7 陈璋;张婵;郭羽;张晓艳;赵良启;;羟基丁酸与羟基辛酸共聚物载阿霉素缓释纳米微球的研究[J];山西大学学报(自然科学版);2009年02期
8 王元元;郭丹;;聚苯乙烯纳米微球单层膜的制备、表征及其力学性能的研究[J];中国表面工程;2010年02期
9 于建,喻洁,高彦芳,郭朝霞;乙烯基高分子/无机粉体复合型纳米微球的合成制备[J];塑料;2001年06期
10 陈利娟,赵佩,赵彦保,吴志申,张治军,党鸿辛;聚甲基丙烯酸甲酯-氯化银复合纳米微球的制备及其摩擦学性能[J];化学研究;2004年04期
11 颜秋平;李富荣;汤顺清;毛萱;周汉新;;阿霉素磁性海藻酸钠纳米微球的制备与性能[J];材料科学与工程学报;2007年05期
12 赵彦保,周静芳,张治军;聚合物纳米微球的合成及摩擦学行为[J];应用化学;1999年04期
13 王东军,赵永光,刘宝忠,范燕平;单分散型高分子纳米微球的制备和三维有序连接[J];河北职业技术师范学院学报;2003年02期
14 张桂贤;陈斌;王晓辉;李楠;刘佩莉;李光远;祝君梅;;正交试验优选羧甲基壳聚糖-醋甲唑胺纳米微球的制备方案[J];天津药学;2014年02期
15 付英松,许鑫华,韩波,许晶;微型传感器:荧光纳米微球的制备及表征[J];广州化学;2002年04期
16 尚晓娴;何锋其;刘焕梅;;叶酸偶联羟丙基壳聚糖纳米微球的制备与表征[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年45期
17 王彬;潘君;刘颖;糜丽;张廷秀;;聚乙二醇接枝聚乳酸的自组装纳米微球的制备及性能[J];化学学报;2008年04期
18 孙礼林;邵太丽;孙玉;张新明;;甲硝唑高分子载体药物及纳米微球的合成与表征[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2012年03期
19 代昭,孙多先,郭瑶;壳聚糖烷基化改性及其纳米微球负载扑热息痛的研究[J];现代化工;2002年10期
20 李永振;贺继东;姬燕飞;况波;;马来酰壳聚糖/纳米SiO_2纳米微球的制备及热性能[J];高分子材料科学与工程;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪山献松;张幼维;吴承训;;明胶纳米微球的丝肽负载和释放研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
2 宋岩;杨清彪;战乃乾;于苗;李耀先;;含卟啉荧光纳米微球的制备[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
3 孙雨薇;倪忠斌;黄晓华;刘晓亚;陈明清;;铽(Ⅲ)-酰胺类复合纳米微球的制备及其光学性质初探[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
4 邬娟;张洪斌;张琦;;可德胶多糖及其衍生物纳米微球的制备及表征[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
5 胡勇;蒋锡群;;壳聚糖—二氧化硅空心纳米微球的制备[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
6 郭睿;张乐洋;蒋锡群;;通过“绿色”方法制备高分子-金复合纳米微球[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
7 陈孟婕;陈新;;负载紫杉醇丝蛋白纳米微球的研究制备[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(上册)[C];2010年
8 丁丹;蒋锡群;;可生物降解的明胶-聚丙烯酸复合纳米微球的制备及其作为药物载体的研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
9 王子妤;林梅;王琼;张东生;;三硫化二砷纳米微球的扫描电镜观察和图像分析[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年
10 谭颖;徐昆;王丕新;;热诱导淀粉基纳米微球向微囊泡的转变[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李彦艳;壳聚糖油酸复合物纳米微球的制备及性能[D];中国海洋大学;2008年
2 孟庆男;聚合物辅助合成具有壳层结构的纳米微球及其性能研究[D];吉林大学;2013年
3 武永涛;基于有机纳米微球的复合水凝胶的设计制备与功能构筑[D];东华大学;2011年
4 汪(山献)松;基于蛋白质及其衍生物的自组装[D];东华大学;2008年
5 朱陵君;小檗胺与紫杉醇纳米微球的构建及其体外协同抑瘤效应评价[D];南京中医药大学;2009年
6 刘杰;生物降解聚酯作为抗癌药物和基因载体的研究[D];华中科技大学;2010年
7 林英;高分子纳米复合造影材料研究[D];南京大学;2011年
8 张鲁中;高分子纳米给药体系的构建及抗肿瘤效果研究[D];南京大学;2011年
9 王燕萍;TiO_2及其复合微球的制备与性能研究[D];吉林大学;2010年
10 丁丹;负载抗肿瘤药物的高分子纳米材料体内外抗肿瘤效果的研究[D];南京大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛章卓;基于天然高分子衍生物的聚合物纳米微球的负载和释放行为研究[D];东华大学;2009年
2 刘广峰;功能性聚合物纳米微球的制备[D];兰州大学;2009年
3 吴晶;电喷雾法一步制备含键合相纳米微球的研究[D];天津大学;2006年
4 刘朕哲;阳离子明胶纳米微球的制备及其性能研究[D];吉林大学;2013年
5 李小红;锰、铁氧化物纳米微球的合成、表征及性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2011年
6 陈艳;抗菌性核壳结构聚合物纳米微球的制备与表征[D];东华大学;2008年
7 龚金兰;肿瘤靶向性药物载体叶酸—壳聚糖微球的制备及特性研究[D];南方医科大学;2008年
8 王佳辉;“点击化学”制备含硅、钴纳米微球及其阻燃与协同阻燃性能[D];南京理工大学;2014年
9 王睿;新型聚芴类共轭聚合物及其荧光纳米微球的制备与自组装行为研究[D];复旦大学;2008年
10 卫福苗;pH响应型高分子纳米微球的合成及其作为药物载体的研究[D];安徽大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 廖勇斌;苏州纳米微球演绎“科技神奇”[N];江苏经济报;2010年
2 本报记者 宗文雯实习生 凌昕瑶;纳米微球“小身材”蕴藏“大智慧”[N];苏州日报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978