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刺激响应性高分子材料的合成及其性能研究

作　者: 张伯禹
导　师: 何卫东
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 刺激响应性胶束凝胶活性聚合点击化学
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前,刺激响应性聚合物是高分子科学领域的热门研究课题。通过结合活性自由基聚合和高效化学反应,可以方便地制备一系列结构可控的刺激响应性聚合物。由于全亲水性刺激响应聚合物和智能水凝胶良好的生物相容性,它们在药物释放领域具有潜在的应用价值。本论文在前人工作的基础上,在刺激响应聚合物的合成和应用方面进行了一些探索,具体的工作如下:1.利用原子转移自由基聚合(ATRP)方法结合叠氮端基的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)和带丙炔侧基的聚乙二醇-b-聚异丙基丙烯酰胺(PEG-b-PNIPAM)共聚物之间的点击化学反应,成功制备了具有双重响应性、结构可控的嵌段-梳状共聚物,聚乙二醇-b-(聚异丙基丙烯酰胺-g-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)[PEG-b-P(NIPAM-g-PDMAEMA)]。叠氮基封端的PDMAEMA是通过使用带叠氮基团的ATRP引发剂引发DMAEMA单体的聚合制备的,主链带丙炔侧基的PEG-b-PNIPAM共聚物是NIPAM和丙烯酸炔丙酯的ATRP共聚制备的,最终的嵌段-梳状共聚物由两者间的点击化学反应制备。由于三个嵌段不同的性质,嵌段-梳状共聚物表现出温度和pH值的双重响应性。通过变温核磁共振氢谱、变温紫外可见光谱、动态光散射和示差扫描微量热仪研究了嵌段-梳状共聚物的双重响应性,随着溶液pH值的下降,聚合物的相转变温度上升。在酸性水溶液,嵌段-梳状共聚物表现出很弱的温度响应性,高温时形成单分子胶束;在中性和碱性条件下,嵌段-梳状共聚物在临界相转变温度之上聚集成多分子胶束,表现出明显的温度敏感性。2.通过可逆加成断裂链转移聚合反应和点击化学相结合的方法,成功制备了可还原降解的聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)水凝胶。带有炔基的PNIPAM或者PDMAEMA的共聚物是通过NIPAM或者DMAEMA与丙烯酸炔丙酯RAFT共聚的方法制备的,含双叠氮基的双(2-叠氮异丁酰)胱胺(AIBCy)被用作制备可还原降解凝胶的交联剂。水凝胶表现出温度和pH值的刺激响应性,具有快速响应、高溶胀率和溶胀收缩的可循环性。使用头孢曲松钠作为模型药物,进行药物的负载和释放,结果表明该凝胶是性能优良的智能药物释放体系。同时,凝胶中二硫键的存在赋予凝胶的可还原降解性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-37
  1.1 水溶性刺激响应聚合物胶束自组装  9-15
    1.1.1 水溶性刺激响应聚合物的定义  9-10
    1.1.2 水溶性刺激响应聚合物的合成  10-13
    1.1.3 水溶性刺激响应聚合物嵌段选择  13-14
    1.1.4 水溶性刺激响应聚合物胶束自组装  14-15
  1.2 智能水凝胶  15-24
    1.2.1 智能水凝胶定义  15-16
    1.2.2 智能水凝胶的制备方法  16-18
    1.2.3 智能水凝胶的类型  18-21
    1.2.4 智能水凝胶的应用  21-24
  1.3 论文的设计思想  24-27
    1.3.1 课题的提出  24-25
    1.3.2 本课题的主要研究内容  25-27
  参考文献  27-37
第二章嵌段-梳状共聚物 PEG-b-P(NIPAM-g-DMAMEA)的合成和双重刺激响应性研究  37-51
  2.1 前言  37-38
  2.2 实验部分  38-40
    2.2.1 实验药品及仪器  38-39
    2.2.2 合成大分子ATRP 引发剂2-氯丙酸聚乙二醇酯（PEG-Cl）  39
    2.2.3 使用ATRP 方法制备PEG-b-P(NIPAM-co-ProA)共聚物  39
    2.2.4 合成端基为叠氮基的PDMAEMA  39-40
    2.2.5 合成PEG-b-P(NIPAM-g-DMAEMA)嵌段-梳状共聚物  40
    2.2.6 性质测试  40
  2.3 结果和讨论  40-48
    2.3.1 PEG-b-P(NIPAM-co-ProA)的合成  41-43
    2.3.2 合成 PDMAEMA-N3  43-44
    2.3.3 PEG-b-P(NIPAM-co-ProA)和PDMAEMA-N3间的点击化学反应  44
    2.3.4 PEG-b-P(NIPAM-g-DMAEMA)的刺激响应性  44-48
  2.4 结论  48-49
  参考文献  49-51
第三章可还原降解 PNIPAM 与 PDMAEMA 水凝胶的制备、性质和药物释放研究  51-66
  3.1 前言  51-52
  3.2 实验部分  52-56
    3.2.1 实验药品  52
    3.2.2 合成双(2-叠氮异丁酰)胱胺(AIBCy)  52-53
    3.2.3 制备NIPAM 或者DMAEMA 和丙烯酸炔丙酯(ProA)的共聚物  53
    3.2.4 合成可还原降解聚合物水凝胶  53
    3.2.5 水凝胶性质表征  53-54
    3.2.6 凝胶溶胀动力学  54
    3.2.7 水凝胶在不同温度和pH 条件下的刺激响应性  54
    3.2.8 智能水凝胶的药物装载和释放行为  54-55
    3.2.9 智能性水凝胶的还原性降解  55-56
  3.3 结果和讨论  56-63
    3.3.1 可降解的PNIPAM 和PDMAEMA 水凝胶的合成  56-58
    3.3.2 凝胶的内部结构  58-59
    3.3.3 水凝胶的溶胀动力学  59-60
    3.3.4 智能型凝胶在改变外界温度和pH值条件下的刺激响应行为  60-61
    3.3.5 头孢曲松钠的载药和释放  61-62
    3.3.6 智能水凝胶的还原降解  62-63
  3.4 结论  63
  参考文献  63-66
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  66-67
致谢  67

刺激响应性高分子材料的合成及其性能研究

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