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多糖基半互穿网络水凝胶的制备及应用研究

作　者: 曹孟杰
导　师: 赵三平
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 半互穿网络水凝胶壳聚糖海藻酸钠 β-环糊精药物释放染料吸附
分类号: O648.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以聚乙二醇(PEG)为引发剂、辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为催化剂引发ε-己内酯单体(ε-CL)开环聚合制备水溶性PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物,再与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应得到可光聚合的生物可降解大分子单体。N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、壳聚糖(CS)或海藻酸钠(AG)、PCL-PEG-PCL大分子单体及适量光引发剂的水溶液经过低密度紫外光辐照,原位快速形成PNIPAAm/CS或PNIPAAm/AG半互穿网络水凝胶。对于PNIPAAm/CS半互穿网络水凝胶体系,研究水凝胶在不同温度及不同pH时的溶胀性能及震荡溶胀-消溶胀性能,结果表明,半互穿网络水凝胶具有温度和pH敏感性,且这种刺激响应性具有较好可逆性。以牛血清蛋白(BSA)为模型药物,体外研究载药凝胶的释放模式,结果表明,在37℃时,在pH2.0的缓冲溶液中BSA的累积释放百分率要比在pH7.4的磷酸缓冲溶液中的高。而PNIPAAm/AG半互穿网络水凝胶则具有温度及盐敏感性,且呈现良好的可逆性。水凝胶中海藻酸钠的引入加快了BSA的释放速率。壳聚糖及海藻酸钠作为半互穿结构引入到水凝胶网络结构中,不仅赋予水凝胶刺激响应性,如pH敏感性(CS)及盐敏感性(AG),而且多糖的引入能够显著改善水凝胶的力学性能。在强碱性条件下,以环氧氯丙烷交联甲苯-β-CD包合物制备了水溶性线性β-环糊精聚合物(CDP),再与GMA反应制备可光聚合的CDP大分子单体。以CDP大分子单体为交联剂,在CS或AG水溶液中,与丙烯酰胺单体(AAm)或NIPAAm单体经紫外光聚合分别制备CDP/PAAm/CS及CDP/PNIPAAm/AG半互穿网络水凝胶。详细研究了CDP/PAAm/CS半互穿网络水凝胶对阴离子染料酸性大红(AR 18)的吸附能力,考察了凝胶配方中壳聚糖含量、CDP交联剂用量、染液的pH值、环境温度、振荡速率,水凝胶用量及染液初始浓度对半互穿网络水凝胶对染料吸附性能的影响。结果表明,半互穿网络水凝胶对染料的吸附能力随着壳聚糖含量、振荡速率和初始染料浓度的增加而增大;而随着染液pH值、温度的升高而降低。吸附过程符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程。该半互穿网络水凝胶可作阴离子染料的吸附材料。而CDP/PNIPAAm/AG半互穿网络水凝胶体系,考察了海藻酸钠的含量、环境温度、染液的离子强度、初始浓度、染料类型及投入的凝胶量等因素对阳离子染料甲基紫(MV)的吸附能力的影响。结果表明,该水凝胶可用作阳离子染料的吸附剂。多糖基半互穿网络水凝胶中环糊精组分对染料分子的包合作用和水凝胶网络中的离子基团与染料分子的离子基团的离子复合作用的综合作用加强了凝胶对染料分子的吸附能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-25
  1.1 高分子水凝胶分类及研究现状  10-19
    1.1.1 化学交联水凝胶  11-12
    1.1.2 物理交联水凝胶  12-14
    1.1.3 温度及pH 敏感水凝胶研究现状  14-18
    1.1.4 互穿网络水凝胶与半互穿网络水凝胶  18-19
  1.2 水凝胶在药物释放中的应用  19-21
  1.3 染料废水处理中的研究现状  21-23
    1.3.1 吸附法吸附染料  21-22
    1.3.2 多糖及其衍生物在染料吸附中的应用  22-23
  1.4 本课题意义及研究内容  23-25
2 PNIPAAm/CS 半互穿网络水凝胶的制备及性能研究  25-37
  2.1 实验部分  25-29
    2.1.1 实验材料及主要设备  25-26
    2.1.2 PCL-PEG-PCL 嵌段共聚物的合成  26
    2.1.3 GMA-PCL-PEG-PCL-GMA 大单体的合成  26
    2.1.4 PNIPAAm/CS 半互穿网络水凝胶的合成  26
    2.1.5 PNIPAAm/CS 半互穿网络水凝的结构表征  26-27
    2.1.6 pH 缓冲溶液的配制  27
    2.1.7 温度及 pH 值敏感性测试  27-28
    2.1.8 不同温度及pH 凝胶溶胀-消溶胀测试  28
    2.1.9 水凝胶的流变性能测试  28
    2.1.10 水凝胶的药物释放性能测试  28-29
  2.2 结果与讨论  29-36
    2.2.1 PNIPAAm/CS 半互穿网络水凝胶的制备  29-30
    2.2.2 水凝胶的pH 敏感性  30-31
    2.2.3 水凝胶的温度敏感性  31-33
    2.2.4 水凝胶的流变性能  33-35
    2.2.5 水凝胶的药物释放性能  35-36
  2.3 小结  36-37
3 PNIPAAm/AG 半互穿网络水凝胶的制备及性能研究  37-48
  3.1 实验部分  37-39
    3.1.1 实验材料及主要设备  37
    3.1.2 PNIPAAm/AG 半互穿网络水凝胶的制备  37
    3.1.3 水凝胶的结构表征  37-38
    3.1.4 水凝胶的溶胀性能测试  38-39
    3.1.5 水凝胶的流变性能测试  39
    3.1.6 水凝胶的药物释放性能研究  39
  3.2 结果与讨论  39-47
    3.2.1 PNIPAAm/AG 半互穿网络水凝胶的合成  39-41
    3.2.2 水凝胶的溶胀性能  41-44
    3.2.3 水凝胶的力学性能  44-45
    3.2.4 水凝胶的药物释放性能  45-47
  3.3 小结  47-48
4 CDP/PAAm/CS 半互穿网络水凝胶的制备及性能研究  48-71
  4.1 实验部分  48-54
    4.1.1 实验材料及主要设备  48
    4.1.2 水溶性β-环糊精线性聚合物（CDP）的制备  48-49
    4.1.3 CDP-g-GMA 的制备  49
    4.1.4 CDP/PAAm/CS半互穿网络水凝胶的合成  49-50
    4.1.5 环糊精聚合物及其大单体的表征  50
    4.1.6 pH 缓冲溶液的配制和不同pH 染料溶液标准曲线的绘制  50
    4.1.7 水凝胶溶胀性能测试  50-51
    4.1.8 水凝胶对染料的吸附性能测试  51-53
    4.1.9 负载染料水凝胶的脱吸附测试  53-54
  4.2 结果与讨论  54-70
    4.2.1 CDP/PAAm/CS半互穿网络水凝胶的制备  54
    4.2.2 水凝胶的溶胀性能  54-56
    4.2.3 水凝胶对 AR18 的吸附性能  56-68
    4.2.4 负载染料水凝胶的脱吸附性能  68-70
  4.3 小结  70-71
5 CDP/PNIPAAm/AG 半互穿网络水凝胶的制备及性能研究  71-88
  5.1 实验部分  71-75
    5.1.1 实验材料及主要设备  71
    5.1.2 CDP/PNIPAAm/AG 半互穿网络水凝胶的制备  71-72
    5.1.3 pH 缓冲溶液的配制和不同染料溶液标准曲线的绘制  72
    5.1.4 水凝胶溶胀性能测试  72-73
    5.1.5 水凝胶对染料的吸附性能测试  73-75
  5.2 结果与分析  75-87
    5.2.1 CDP/PNIPAAm/AG 半互穿网络水凝胶的合成  75-76
    5.2.2 水凝胶的溶胀性能  76-78
    5.2.3 水凝胶对MV 溶液的吸附性能  78-87
  5.3 小结  87-88
6 结论  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-96
附录  96

多糖基半互穿网络水凝胶的制备及应用研究

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