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PNIPAM/CS微凝胶的制备及性能研究

作 者: 范娉萍
导 师: 刘维俊
学 校: 上海海洋大学
专 业: 应用化学
关键词: 微凝胶 双敏性 N-异丙基丙烯酰胺 体积相转变 缓释性
分类号: O648.17
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要


温敏性微凝胶由于其特有的尺寸小、快速响应性等特点,在许多领域显示出良好的应用前景。本文选用合适的单体来制备具有良好温敏性、功能性、生物相容性、可降解性兼具的微凝胶,并对所制备微凝胶的性能进行深入系统的研究,为双敏性微凝胶在药物缓释方面的应用提供指导。本文将具有良好生物相容性,无毒无刺激的天然弱碱性的壳聚糖(CS)作为大分子单体,与温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)通过无皂乳液共聚来制备PNIPAM/CS微凝胶,使其兼具温度、pH双敏性。同时,以红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)手段表征合成的微凝胶的化学组成和结构。通过扫描电子显微技术(SEM)、透射电子显微技术(TEM)比较直观地观察合成的微凝胶的粒子形态及其分散性。通过动态光散射技术(DLS)、浊度法(UV)及差示扫描量热法(DSC)测定合成的微凝胶的体积相转变温度(VPTT),并系统地研究pH对微凝胶VPTT、盐浓度对微凝胶稳定性的影响。此外,为使药物的负载和释放实验顺利进行,制备较大粒径的PNIPAM/CS凝胶微粒,通过在不同温度不同pH体系下测定载药凝胶微粒的释放性能。研究表明,PNIPAM与CS的接枝共聚更容易发生在CS中的C2-NH2及C6-OH基团上。FT-IR和1HNMR的结果证明了其接枝共聚结构的存在。PNIPAM/CS微凝胶形状为球形,外围呈绒毛状,显示核壳结构的特征,但核壳边界不明显,并且具有较窄的粒径分布。随着温度升高,不同配比的PNIPAM/CS微凝胶的粒径分布都变窄,粒径变小。随交联剂MBA用量的增加,微凝胶的粒径增加,去溶胀比变小。随单体CS用量的增加,微凝胶的粒径变小,去溶胀比变小微凝胶M-Gel2、M-Gel4、M-Gel5以及M-Gel6的体积相转变温度(VPTT)分别为33℃、34℃、34℃、35℃, DLS与UV两种不同测量方法测得的结果一致。表明PNIPAM/CS微凝胶具有温敏性;并且证明了微凝胶浊度的上升是由凝胶微粒收缩、粒径变小引起的,而非由凝胶微粒的团聚引起。保持单体CS用量不变,当交联剂MBA用量增加,微凝胶的VPTT随之升高;保持交联剂MBA用量不变,当单体CS用量增加,微凝胶的VPTT亦随之升高。不同pH对PNIPAM/CS微凝胶的VPTT有一定影响。随着pH的增大(pH2→8),PNIPAM/CS微凝胶的VPTT均向低温移动;继续增大pH至9,微凝胶的VPTT又移向高温。随着pH的增大,PNIPAM/CS微凝胶的粒径先变小后变大;PNIPAM/CS微凝胶的浊度先变大后变小。表明PNIPAM/CS微凝胶具有显著的pH敏感性。25℃时随着NaCl浓度不断增大,PNIPAM/CS微凝胶的粒径先变小后变大。NaCl对微凝胶M-Gel2和M-Gel4的临界絮凝电解质浓度均在0.8mol/L左右,对微凝胶M-Gel5和M-Gel6的临界絮凝电解质浓度均在1.4mol/L左右。低NaCl浓度(0.02mol/L)下加热不会引起微凝胶的絮凝。随NaCl浓度增加,加热会引起微凝胶M-Gel2和M-Gel4失稳导致絮凝,其临界絮凝温度朝着低温方向迁移。微凝胶M-Gel5和M-Gel6因其亲水性单体含量较高,加热不易引起絮凝,其体积相转变温度(VPTT)朝着低温方向迁移。载药/释药性测试表明PNIPAM/CS凝胶微粒具有温度敏感性,在高温下表现出良好的缓释性;CS微粒和PNIPAM/CS微粒在中性条件下(pH7.4)比在酸性条件下(pH3.0)具有更好的缓释性能。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
引言  13-17
第一章 微凝胶概述  17-29
  1.1 PNIPAM的结构  17
  1.2 PNIPAM微凝胶的特性  17-20
    1.2.1 溶胀性与体积相转变  17-19
    1.2.2 胶体稳定性  19
    1.2.3 电性质  19
    1.2.4 假塑性与触变性  19
    1.2.5 表面活性  19-20
  1.3 PNIPAM系微凝胶的合成  20-22
    1.3.1 均质结构PNIPAM系微凝胶的合成  21
    1.3.2 核—壳结构PNIPAM系微凝胶的合成  21-22
  1.4 PNIPAM系微凝胶的性能研究进展  22-24
    1.4.1 均质结构PNIPAM系微凝胶的性能研究  22-23
    1.4.2 核—壳结构PNIPAM系微凝胶的性能研究  23-24
  1.5 影响PNIPAM系微凝胶溶胀性能的主要因素  24-25
    1.5.1 单体  24
    1.5.2 交联剂  24-25
    1.5.3 电解质  25
  1.6 PNIPAM系微凝胶的表征方法  25-27
    1.6.1 红外光谱法(IR)  26
    1.6.2 核磁共振技术(NMR)  26
    1.6.3 电子显微技术  26
    1.6.4 动态光散射技术(DLS)  26
    1.6.5 浊度法(UV)  26
    1.6.6 示差扫描量热法(DSC)  26-27
  1.7 PNIPAM系微凝胶的应用  27-29
    1.7.1 药物释放  27-28
    1.7.2 酶的固定  28
    1.7.3 涂料改性  28
    1.7.4 水处理  28-29
第二章 PNIPAM/CS微凝胶的制备和性质研究  29-54
  2.1 引言  29
  2.2 实验部分  29-32
    2.2.1 实验原料  29-30
    2.2.2 实验仪器  30
    2.2.3 微凝胶的制备  30-31
    2.2.4 微凝胶的性质表征  31-32
  2.3 结果与讨论  32-53
    2.3.1 PNIPAM/CS微凝胶的制备  32
    2.3.2 微凝胶的结构组成  32-34
    2.3.3 微凝胶的形态  34-35
    2.3.4 微凝胶的粒径分布及去溶胀比  35-39
    2.3.5 微凝胶的体积相转变温度(VPTT)  39-42
    2.3.6 pH对微凝胶VPTT的影响  42-45
    2.3.7 盐对微凝胶稳定性的影响  45-53
  2.4 小结  53-54
第三章 PNIPAM/CS凝胶微粒的制备和药物缓释研究  54-62
  3.1 引言  54
  3.2 实验部分  54-57
    3.2.1 实验原料  54-55
    3.2.2 实验仪器  55
    3.2.3 实验方法  55-56
    3.2.4 表征与测试  56-57
  3.3 结果与讨论  57-61
    3.3.1 SEM结果  57
    3.3.2 FT-IR分析  57-58
    3.3.3 DSC表征  58-59
    3.3.4 药物吸收和释放的性能测定  59-61
  3.4 小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-72
附录  72-73
致谢  73

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学(理论化学)、化学物理学 > 胶体化学(分散体系的物理化学) > 胶体 > 凝胶及软胶
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