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新型温敏性微凝胶的制备与表征

张琰  
【摘要】: 温敏性微凝胶由于它的温敏性特征而引起了人们的广泛兴趣,目前,合成温敏性微凝胶的单体主要是N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM),合成PolyNIPAM微凝胶多采用乳液聚合的方法,传统的乳液聚合方法使用乳化剂,最终微凝胶表面存在乳化剂污染问题。本文以NIPAM为主单体、N,N-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)为共聚单体、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,用无皂乳液共聚合的方法合成了单分散性好的阳离子型温敏性微凝胶。由于聚合过程中未使用乳化剂,因此微凝胶表面清洁,适合于吸附蛋白质、核酸等生物活性大分子,可望用于蛋白质分离、基因诊断等领域。 微凝胶粒径大小可以通过DMAEMA用量来控制,反应介质pH值对微凝胶大小也有一定影响,微凝胶相转变温度(VFTT)在32℃左右,不过随着DMAEMA用量增加相转变范围变宽,微凝胶溶胀比逐渐减小。 使用疏水性单体如苯乙烯进行无皂乳液聚合的动力学过去已有人做过研究,而在我们研究工作中使用的单体都是亲水性的,而生成的聚合物是温敏性的,因此Poly(NIPAM-co-DMAEMA)微凝胶成核和粒子增长过程必有其特殊性。本文通过测定NIPAM转化率与时间的关系以及用动态激光光散射(DLS)和透射电镜(TEM)跟踪微凝胶形成初期粒子的增长过程,可以认为Poly(NIPAM-co-DMAEMA)微凝胶成核符合均相成核机理,成核期很短,DMAEMA用量增加聚合反应速率加快。分析粒子形成过程中产生的水溶性聚合物的量和组成,可以看出DMAEMA用量增加水溶性聚合物增多。Poly(NIPAM-co-DMAEMA)共聚物主要位于粒子表面。 采用胶体模板聚合法先合成以二氧化硅为核交联PolyNIPAM为壳的具有核/壳结构的粒子,然后用HF处理除去二氧化硅模板核,形成具有空心结构的PolyNIPAM微球。该空心微球在水中具有温敏性,相转变温度在32℃左右。随着空心微球在水中的溶胀,球壁从“关”,的状态进入“开”的状态,这一特性使该空心微球能用于包囊或释放具有生物活性的大分子,如:酶、蛋白质、核酸等。


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