新型pH及温度敏感性水凝胶
温度敏感性水凝胶的研制与应用
温度敏感性水凝胶的研制与应用 杨晶琎 （四川理工学院材料科学与化学工程学院） 摘要：聚N2异丙基丙烯酰胺(PN IPA)凝胶的研究概况，包括其在化工、医药、纺织等行业中的应用。 Gather N2 isopropyl acrylamide gel (IPA) PN the research situation, including its in chemical industry, medicine, textile, etc. 关键词：水凝胶敏感性热敏性温度 Key words: gel intelligent materials prospects biological 水凝胶热敏性的相关转变与研究：首先观察到水凝胶热敏性的是Tanaka等人[1],用N ,N - 次甲基双丙烯酰胺交联的聚丙烯酰胺的水凝胶的溶胀性能在某 一临界温度附近,随温度的微小变化,其体积变化可达几十至几百倍。后来人们发现温度对其的影响很大，并称其为热敏性。1984年Hirokawa等在非离子水凝胶中也发现了这种相转变, Hoffman和Freltas等也证实了非离子性的聚(N ,N - 二乙基丙烯酰胺)水凝胶和聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的热敏性相转变[1-3]。所以:敏感性相转变成为一种普遍性。热敏性水凝胶的这种相转变过程无法用传统的高分子理论,如Flo ry-Huggins 模型来解释,而只能用相转变过程中水凝 胶骨架上亲水基团、憎水基团以及水之间的相互作用来解释。目前较容易被人接受的观点是水凝胶的敏感性相转变是由交联网络的亲水———缩水性平衡受外界条件变化而变化引起的。定性上来看，水凝胶的溶胀过程是水分子向凝胶内部扩散与凝胶侧链上亲水基团形成氢键的过程，当温度升高时,氢键振动能增加,破坏氢键的束缚，使之断裂，水凝胶溶胀比则明显减少。这是一个吸热过程，因为大量的结合水从高分子骨架上脱离出来,使水凝胶———水体系熵增加。许多研究者通过各种热力学理论对水凝胶的各种敏感性进行了解释[ 7 ,8 ]其中 与实验现象符合较好的是Ilavsky 等人修改的由Flo ry 提出的平均场理论,但这一理论不能预测发生敏感性相转变时的温度、p H 值、盐浓度、介质组成浓度等。Tanaka 等通过测定聚合物链的持续长度b和有效半径a之比(即代表聚合物链刚性的度量)与敏感性之间的关系,提出了下面的半经验参数S作为有无敏
pH敏感型脂质体的研究进展
pH敏感型脂质体的研究进展 10072855 王剑磊高材075 摘要：本文对脂质体，着重对pH敏感型脂质体以及pH敏感型类脂组的系统组成作了一个较简单的介绍，并阐述了临界pH的影响因素及其应用。 关键词：pH敏感型脂质体、pH敏感型类脂组成的系统、临界pH的影响因素 脂质体（Liposome）是利用磷脂双分子层膜所形成的囊泡包裹药物分子而形成的制剂。由于生物体质膜的基本结构也是磷脂双分子层膜，脂质体具有与生物体细胞相类似的结构，因此有很好的生物相容性。脂质体进入人体内部之后会作为一个“入侵者”而启动人体的免疫机制，被网状内皮系统吞噬，从而在肝、脾、肺和骨髓等组织中靶向性地富集。这就是脂质体的被动靶向性。脂质体主要成分是磷脂和胆固醇，其类似细胞膜的微球体。20世纪年代末Rahman等人首先将脂质体作为药物载体应用。70年代初用脂质体作为药物载体包埋淀粉葡萄糖甘酶治疗糖原沉积病首次获得成功。脂质体作为药物载体具有使药物靶向网状内皮系统、延长药效、降低药物毒性、提高疗效、避免耐受性、改变给药途径等优点，但脂质体作为药物载体仍存在对有些疾病的靶向特征不理想、体内稳定性和贮存稳定性欠佳等缺点，因而限制了脂质体的临床应用和工业化生产。近年来人们逐渐研制出长循环脂质体、前体脂质体、聚合膜脂质体等新犁脂质体以提高脂质体的稳定性;设计开发了温度敏感脂质体、pH敏感脂质体、免疫脂质体、磁性脂质体等新型脂质体以提高脂质体的靶向性。本文将着重对pH敏感型脂质体的研究进展做一综述。 1．pH敏感型脂质体(pH—sensitive Liposomes ) pH敏感型脂质体是指在低pH时脂肪酯羧基质子化而引起六角相形成，导致膜融合而达到细胞内靶向和控制药物释放的功能性脂质体，是用含有pH敏感基团的脂质制备的，可在一定程度上避免溶酶体降解并增加包封物摄取量和稳定性，有效地将包封物转运到胞浆。基于肿瘤间质液pH比正常组织低，应用pH敏感型脂质体载药能获得较非pH敏感型脂质体更好的转移效果。此外，PH敏脂质体在基因治疗中也得到了应用。Dzau VJ等利用病毒细胞融合脂质体的特点，将日本血细胞凝集病毒( HVJ )与脱氧寡核苷酸或质粒DNA脂质体复合，能诱导DNA直接进入细胞浆。pH敏感型脂质体的开发为大分子药物人工基因片段的胞内投递提供了手段。随着脂质体生产工艺研究的深入和不断完善，pH敏脂质体将成为临床治疗中的一种重要手段。pH敏感型脂质体在酸性环境中不稳定，而在细胞内吞过程中，在核内体始降低，所以设计合适的pH敏感型可以使其到达溶酶体前将内容物释放中，从而保证药物的活性。此外，炎染区域，某些肿瘤组织或局部缺血时异常酸化现象，所以在pH7 .4 ～6 .5范围内的pH敏感型脂质体对于药物的传递释很大的临床应用价值。 2．pH敏感型类脂组成的系统
温度和pH双重敏感性水凝胶的制备及表征_凌有道
第25卷第6期2008年6月精细化工 FI NE C H E M I CAL S Vo.l25,No.6 J une2008 功能材料 温度和p H双重敏感性水凝胶的制备及表征* 凌有道1,2,吕满庚1* (中国科学院广州化学研究所,广东广州510650;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘要:在5种不同温度下聚合交联,制备了一系列温度和p H双重敏感性聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-衣康酸)水凝胶。实验发现,15、25e得到的凝胶是透明的,45、55e得到的凝胶是白色不透明的,而在相转变温度附近(35 e)得到的凝胶则是半透明的。FT IR测定表明,它们具有相似的化学组成和结构。SE M观察证实,它们具有不 同的表面形态。测定了不同温度和p H下达到平衡时水凝胶的溶胀比,考察了水凝胶在水和强酸性溶液中的去溶胀动力学。结果表明,与15e或25e制备的水凝胶相比,45e和55e制备的水凝胶的性能有显著提高: (1)溶胀比大为增加。15e或25e制备的水凝胶在25e时溶胀比分别为6513和6811,而45e和55e制备 的水凝胶此时溶胀比分别高达10517和11011;(2)45e和55e制备的水凝胶在极端环境下对温度的变化仍具有较快的响应速率。例如在温度为60e,p H=1167的强酸条件下,45e和55e制备的水凝胶在60m in内皆可失去95%的水,而15e或25e制备的水凝胶在120m i n内只能失去42%左右的水。 关键词:N-异丙基丙烯酰胺;衣康酸;水凝胶;温度敏感性;p H敏感性;功能材料 中图分类号:TQ326.4文献标识码:A文章编号:1003-5214(2008)06-0545-06 Preparati on and Characterizati on of Te m perature and p H D ual R esponsive Hydrogels LI NG You-dao1,2,L B M an-geng1* (1.Guangzhou Institute of Che m istry,Chinese A cade my of Science,Guangzhou501650,Guangdong,China;2.Graduate S c hool of Chinese A cad e m y of Sciences,B eij i ng100039,China) Abstract:A series o f te mperature and p H dua l responsive P(N-isopropylacryla m ide-co-itacon ic) hydrogels w ere prepared at five d ifferent te m peratures.Itw as found that the gels prepared at15e and 25e w ere transparen,t ge ls prepared at45e and55e were opaque,wh ile ge ls prepared near t h e phase transiti o n te mperature(35e)w ere se m-i transl u cen.t The che m ica l co m positions and structures of these hydroge ls w ere si m ilar to each other,as m easured by FTI R.The surface m orpho log ies of these hydrogels w ere qu ite d ifferen,t as observed by SE M.The equ ili b ri u m s w e lling rati o s o f the hydroge ls w ere m easured a t different te mperatures and p H val u es.Further m ore,the des w elli n g k i n etics o f t h e hydrogels w as also studied i n d istilled w ater and strong acid m edia.The result i n d icated that i n co m parison w it h ge ls prepared at15e and25e,the hydr ogels prepared at45e and55e had follo w i n g i m proved properties.(1)H igher s w e lli n g ratios.A t25e,the equ ilibr i u m sw elli n g ratios of gels prepared at15e and25e w ere6513and6813,whereas those o f ge ls prepared at45e and55 e w ere as high as10517and11011respectively.(2)G els prepared at45e and55e still exhibited fast des w e lli n g behav i o rs even at ex tre m e cond iti o ns,for exa m ple,at60e in p H1167buffers, *收稿日期:2008-01-04;定用日期:2008-02-11 基金项目:中国科学院/百人计划0资助项目 作者简介:凌有道(1981-),男,安徽省庐江县人,博士研究生,师从吕满庚研究员,主要从事多重敏感性水凝胶的合成与研究,电话:020 -85231293,E-m ai:l x m an@gi https://www.wendangku.net/doc/603054304.html,。 联系人:吕满庚(1963-),男,博士,研究员,博士生导师,从事智能高分子材料的合成与研究,电话:020-********;E-m ai:l m glu@gic. https://www.wendangku.net/doc/603054304.html,。
聚肽类环境敏感性水凝胶的制备及性能研究
聚肽类环境敏感性水凝胶的制备及性能研究本论文在前人研究的基础上,以聚肽为原料、开发了性能更为优异的环境敏感性水凝胶体系,主要研究了以聚天门冬氨酸为代表的氨基酸均聚物水凝胶体系、以及多肽RATEA16为代表的氨基酸共聚物自组装水凝胶体系。对聚天门冬氨酸水凝胶体系,我们研究了制备条件对产品敏感程度的影响,得出较高的水解最终pH 值可以提高水凝胶的溶胀一去溶胀响应速度的结论,这主要是由于水解最终pH 值严重影响着其微观聚合物结构、以及宏观的凝胶表面形态。 我们还比较详细的阐述了聚天门冬氨酸水凝胶的pH敏感性,由于其中同时 含有酸性、碱性基团,它属于两性pH敏感水凝胶,因此它在高、低pH处均有较大的溶胀比,而在中间pH处溶胀比较小；同时,它对离子强度的变化更加敏感。众所周知,一种新材料的研发必然是要以大规模生产为最终目标,因此,聚天门冬氨酸水凝胶也必然要面临将实验室小试结果放大的阶段。 我们采用响应面法优化聚天门冬氨酸水凝胶的制备工艺,从而达到提高放大实验所得的产品最高吸水能力的研究目的。实验得到了一个能够很好的拟合实验数据的多项式模型,经过小试以及放大实验的验证,模型的预测值与实验测量值 十分吻合。 通过制备工艺的优化,产品的溶胀比提高了大约60%。此外,我没呢还对聚天门冬氨酸水凝胶进行了改性。 首先,采用物理的冻融循环技术结合少量化学交联剂来制备聚天门冬氨酸水凝胶,以达到在保证产品的生物降解性和生物相容性不变的前提下,减少制备过 程中化学交联剂毒毒性的目的。实验发现控制制备工艺中冻融循环的条,就可以在一定程度上控制产品最终的结构和性质。
为了弥补聚天门冬氨酸水凝胶机械强度差的缺陷,我们采用半互穿网络技术,以聚天门冬氨酸钠盐为线性组份、以交联型聚丙烯酸为网络结构,在水相反应体系中制备PAsp/PAAc半互穿网络结构水凝胶。实验证实了溶胀后的PAsp/PAAc 半互穿网络水凝胶以一个聚电解质复合物的结构存在。 还发现此产品保持了聚天门冬氨酸水凝胶的温度、pH敏感性,并且在这些可重复的溶胀一去溶胀周期中,凝胶体系显示了很好的机械强度性能。通过研究PAsp/PAAc半互穿网络水凝胶在尿素溶液中的溶胀动力学性质,揭示了水分子扩散进入水凝胶的网络结构是受到non-Fickian扩散机制的控制。 并且,产品中PAsp线性组分的比例越小,其溶胀过程受到水分子的扩散控制程度越大；产品中PAsp线性组分的比例越大,其溶胀过程就越接近聚合物链的扩展控制体系。为聚天门冬氨酸水凝胶体系在生物体内的应用做初步研究,我们还考察了各产品在各种自制的模拟生理溶液中的溶胀性能。 实验证明其依然具备离子型水凝胶的普遍性质,溶胀行为受到溶胀环境的严重影响,尤其是溶液中的离子强度。综上所述,具有高溶胀能力、快速溶胀速度的智能型聚天门冬氨酸吸水材料必将在许多领域中都有比较广泛的应用前景。 另一方面,本论文还研究了多肽RATEA16自组装水凝胶体系。多肽RATEA16可以在水相中自组装形成一种高规则性的纳米纤维水凝胶；其含水量通常大于99.5wt.-%,并且在生理相似的环境中保持稳定状态。 通过比较详尽的研究其各种性能,揭示了多肽RATEA16自组装水凝胶富含二级结构为p-折叠的纳米纤维；其动态黏弹性受环境pH值和体系中多肽浓度的影响。还发现界而间的疏水作用力、分子间的氢键作用、以及吸引和排斥静电力的共同作用,是不同pH环境中出现粘稠溶液、弹性水凝胶、和沉淀三种状态的主要
pH敏感双亲性聚合物分析
pH敏感双亲性聚合物的研究进展 摘要：pH敏感双亲性聚合物由于具有多种潜在的用途而引起广泛关注。本文综述了pH敏感双亲性聚合物的概念，组成，分类，合成方法以及在药物输送中的应用，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：pH敏感；双亲性；聚合物；共聚物；胶束；脂质体；纳米粒 两亲性聚合物是指同一高分子中同时具有对两种性质不同的相(如水相与油相，两种油相，两种不相容的固相等)皆有亲和性的聚合物。pH敏感性聚合物是其溶液相态能随环境pH、离子强度变化的聚合物。已有理论研究结果表明，聚合物分子内及分子间交联作用力可以分为以下几种:氢键、范德华力、静电作用和疏水作用力[1]。在pH响应体系中四种作用力共同起作用引发pH敏感性，其中离子间作用力起主要作用，其它三种作用力起到相互影响、相互制约的作用。一般来说，具有pH响应性的高分子中含有弱酸性(弱碱性)基团，随着介质pH值、离子强度改变，这些基团发生电离，造成聚合物内外离子浓度改变，并导致大分子链段间氢键的解离，引起体相分子构型或溶解度的改变。 1．pH敏感双亲性聚合物的分类 pH敏感双亲性聚合物有两大类：一是聚合物中包含弱酸、弱碱基团和聚电解质的化合物；二是聚合物中有能在酸性条件下水解的连接段[2]。 1.1包含有可离子化的弱酸、弱碱基团的聚合物和聚电解质化合物 羧基是典型的弱有机酸聚合物取代基。这一类可在较低pH下接受质子并在中性和较高pH下放出质子，如聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸（PMAA）。弱有机碱聚合物如聚(4-乙烯基吡啶)在较高pH下接受质子，在较低pH下放质子，如聚[甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基)乙酯](PDMAEMA)，侧基带有取代氨基，因而在中性或酸性条件下可获得质子[3,4]。 药物载体在酸性或碱性条件下，聚合物中pH敏感基团会水解断裂或极性发生变化，使得聚合物纳米粒子破裂，同时负载其中的药物会被释放出来[5-7]，释放过程中没有药物和载体之间没有化学键的变化。 Armes等[8]制备了聚[2-(二甲基胺基)甲基丙烯酸乙酯]-聚[2-(二乙基胺基)甲基丙烯酸乙酯](DMAEMA-DEAEMA)，DMAEMA-聚[2-(N-吗啉)甲基丙烯酸乙
敏感性高分子及水凝胶
敏感性高分子及水凝胶 摘要：本文介绍了几类敏感性高分子及其水凝胶。主要包括pH 敏感水凝胶、温度敏感水凝胶、温度及pH 双重响应水凝胶、光响应水凝胶、磁场响应水凝胶等的性质及其研究进展。简要介绍了敏感性高分子及其水凝胶的性质、制备方法、应用及其发展前景。 1 引言 近年来，随着信息，生命，环境，航空航天等领域科学技术的飞速发展，人们对材料性能的要求越来越高。因此，一批性能特异的新功能材料相继问世，敏感性材料就是其中的一类。对环境具有可感知，可响应，并具有功能发现能力的高分子和水凝胶被称之为环境敏感性高分子（environment sensitive polymers）和环境敏感性水凝胶（environment sensitive hydro gels）[ 1]。与传统的高分子和水凝胶不同，这类高分子和水凝胶的某些物理或化学性质可因环境条件的变化而发生突变。因此，这类高分子也被称为“刺激响应性高分子（stimuli-responsive polymers）”、“灵巧性高分子(smart polymers)”或“智能性高分子（intelligent polymers）”,相应的水凝胶被称为“刺激响应性水凝胶（stimuli-responsive hydro gels）”、“灵巧性水凝胶（smart hydro gels）” 和“智能性水凝胶（intelligent hydro gels）”[2]。 与高分子不同，凝胶是一类可保持一定几何外形，同时具有固体和液体某些性质的胶体分散体系。它是软物质（soft materials）存在的一种重要形式，是介于固体和液体之间的一种物质形态。凝胶体系由胶凝剂（gelators）所形成的三维网络结构和固定于其中的大量溶剂组成。敏感性水凝胶[3] 是一种亲水性高分子交联网络,它能够感知外界环境的微小变化(例如温度、pH、离子强度、光、电场和磁场等) ,并通过自身体积的膨胀和收缩来响应外界的刺激. 敏感性水凝胶的上述特点使其在药物控制释放、物质分离提纯、活性酶包埋和生物材料培养等方面有广泛应用前景。 2 敏感性高分子及其水凝胶的种类和性质 1989 年，高木俊宜[4]最先提出了智能材料（intelligent materials）概念。随后，美国的Newnham 教授提出了与之类似的灵巧材料（smart materials）概 1 念。敏感性高分子和敏感性水凝胶是智能材料家族中的重要成员。 凝胶有不同的分类方法。根据溶剂的不同，凝胶分为有机凝胶（organgels）和水凝胶（hydrogels）。以适当的方式脱除溶剂后的凝胶为干凝胶（xerogels）。根据凝胶的大小不同，有（宏观）凝胶和微凝胶（microgels）之分。根据凝胶对环境条件变化响应的不同，凝胶分为传统凝胶和敏感性凝胶。根据凝胶力学性能的不同，凝胶分为弹性凝胶和刚性凝胶。同样，根据维系凝胶三维网络结构力的本性不同，凝胶分为物理凝胶和化学凝胶。 敏感性高分子水凝胶在受到刺激时，其性质会发生突变。根据刺激信号的不同，相应的水凝胶被称为化学物质敏感性水凝胶、pH 敏感性水凝胶、温敏性水凝胶、光敏性水凝胶等。敏感性水凝胶的研究涉及学科众多，具有显著的多学科交叉特点，是当今最具有挑战的高技术研究前沿领域之一。 2.1 敏感性高分子及其水凝胶的种类 2.1.1 温度敏感性高分子及其水凝胶 温敏性高分子是研究最多，也是最重要的一类敏感性高分子。这类水凝胶结构中具有一定比例的亲水性和疏水性基团，温度的变化可以影响这些基团的疏水作用和大分子链之间的氢键作用，从而改变水凝胶的网络结构，产生体积相变。温敏水凝胶有高温收缩和低温收缩两种类型[5]。 聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA）是典型的高温收缩型水凝胶，对其响应机理的一般解释是，当温度升高时疏水相相互作用增强，使凝胶收缩。线型聚N－异丙基丙烯酸酰[PNIPAM]是一种典型的温敏性高分子，在水溶液中具有独特的热行为，其大分子链上同
pH敏感药物传递系统的研究进展
pH敏感药物传递系统的研究进展 发表时间：2016-08-03T13:56:01.367Z 来源：《医药前沿》2016年7月第21期作者：王鹏[导读] 各种不同的酸敏感基团的使用，人们可以根据需要来获取不同pH响应行为的聚合物分子，进而在不同的体系中加以应用。王鹏 （国药控股天津有限公司天津 300040） 【中图分类号】R94 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2016）21-0376-02 人们已经认识到，在许多治疗方案中，药物比如抗癌药等要想发挥高效作用。药物运载系统要想将药物运载到靶向部位，需要克服重重困难，总体概括为细胞外与细胞内。在细胞外，运载体在血液中的稳定性，血液中的循环时间，靶向组织部位的累积情况等等。在细胞内，运载体如何高效进入细胞，内含体逃逸问题，药物可控释放等等。 下面简单介绍几种具有酸敏感的聚合物分子的合成以及特点。首先是在主链上引入酸敏感基团。在主链上引入酸敏感基团，设计合成的聚合物分子在中性条件（pH=7.4）具有稳定的结构，而在酸性条件（pH=5.0-6.0）下会发生降解为小分子的行为。缩醛结构在pH敏感药物运载体中得到了广泛的研究，这是由于其在酸性条件下比较快速的水解反应，而且其水解产物为可生物降解的醇与醛。Jin-Ki Kim等合成出一种新颖的pH敏感的基于缩醛结构的两亲性嵌段聚合物的药物运载分子PEG–PEtG–PEG，同时使用水溶性极差的药物分子紫杉醇PTX作为药物控制释放实验。经实验得知，该嵌段聚合物由于具有缩醛结构，所以在酸性条件可酸催化水解[1]。在不同的pH条件下，经过24h，考察释药环境的pH对载药体释药的影响。通过实验结果可以看出，pH很大程度上影响着药物分子的释放行为。在PEtG–PEG500聚合物胶束中，在pH=5.0时，1h内的PTX释药量达到了50%，而对于pH=7.4，在1h内的PTX释药量仅仅为20%。在释药6h后，对应pH=7.4，6.5以及5.0的条件下，PTX的累积释放百分率分别为49.3%，71.7%以及94.1%。对于聚合物胶束PEtG–PEG750而言，其释药行为也有类似的趋势。在释药6h后，对应不同的pH=7.4，6.5以及5.0，其PTX释药率分别为54.4%，68.3%以及89.1%。总的实验结果证明，具有缩醛结构的聚合物胶束搭载药物后的释药行为是收到释药体系的pH条件控制的。在弱酸条件下，聚合物胶束中的酸敏感基团的水解速率较快，导致药物分子的释放速率大为增加。 另外，与缩醛结构类似，缩酮结构也常常被用于聚合物结构中，赋予聚合物分子酸敏感功能。Dongwon Lee等人合成出具有pH敏感的两亲性聚合物分子聚缩酮己二酸-co-聚乙二醇嵌段共聚物（PKA-PEG）[2]。在该聚合物的疏水骨架中，具有酸敏感的缩酮键结构。该两亲性聚合物分子可以自组织成核/壳层结构，利用其疏水内腔可以搭载疏水性药物分子。搭载药物后，在酸性条件下，药物运载体结构破坏，从而将药物分子释放，即在弱酸性条件下具有可控药物释放功能。该嵌段共聚物（PKA-PEG）的结构示意图如下，作为对比，作者又合成出没有酸敏感基团的聚合物胶束聚环己基己二酸-co-聚乙二醇（PCA-PEG），结构示意图1如下。 * 图1 PKA-PEG与PCA-PEG示意图 两聚合物胶束均可经自组织形成壳层结构，都可在疏水内腔搭载药物分子。为了研究其对pH的响应性，作者采用模型分子尼罗红Nile Red来研究其释放行为。Nile Red是一种疏水性荧光探针，在水溶液中其荧光强度很低，然而在疏水性环境中，其荧光强度变得很高[3]。据此，研究聚合物胶束在中性条件以及弱酸性条件下的结构变化。下图为聚合物胶束PKA-PEG与Nile Red复合物的荧光强度随pH变化情况。从图2中可以看出，对于pH=7.4，在观察18h后，体系的荧光强度没有明显变化，然而对于pH=5.4而言，荧光强度有着显著的下降。这说明，在弱酸性条件（pH=5.4）条件下，聚合物胶束中的缩酮结构水解从而胶束结构被破坏，导致疏水性荧光分子从胶束中转移到水溶液中，从而降低了荧光强度。这说明两亲性嵌段共聚物由于具有缩酮结构从而对酸敏感，可以根据体系的pH来控制药物分子的释放行为。 *
双敏感水凝胶
pH和温度双敏感水凝胶在组织工程及药物控释方面 的研究现状。 岳琪 摘要： 内容200-300高分子水凝胶作为一类重要的生物材料被广泛应用于生物医药和组织工程领域。而pH 值及温度双重敏感高分子凝胶是近年来的前沿研究课题之一，水凝胶是由三维交联网络结构的高聚物和介质共同组成的多元体系, 因其独特的刺激响应行为, 已在药物释放体系、物料分离、化学机械、人工肌肉等领域显示了良好的应用前景[1, 2]唐黎明，戴，清华 . 在人体体液这种复杂的环境中, 水凝胶同时受到pH 和温度等多重刺激作用, 因此, 研究多重响应性水凝胶具有重要意义.此篇综述介绍了目前此类凝胶的3种结构设计即共聚结构、互穿网络结构和核壳结构及其在组织工程和药物控制释放等方面的应用。 关键词：PH及温度双敏感性；水凝胶；药物释放；组织工程；修复3-5个 一，前言 环境敏感性高分子凝胶的结构、物理性质、化学性质可以随外界环境如温度、pH 值、溶剂、外加应力、光强度( 可见光和紫外光) 、电磁场或各种化学、生命物质等的变化而发生可逆突跃性变化[1] , 已在药物控制释放体系、记忆元件开关、人造肌肉、化学存储器、物料分离等领域显示了良好的应用前景。随着对高分子材料功能要求的日益提高以及研究的深入, 发展具有良好生物相容性、多重响应性功能的尤其是能够同时对两种或两种以上外界刺激产生响应的智能凝胶已成为这一领域的重要发展方向, 其中研究最多的是pH 及温度双重响应型凝胶[ 2~ 4] 。这是由于pH 和温度变化在许多实际应用中( 如药物可控释放[ 5] ) 是最容易得到又便于操作的两种刺激信号, 而且是生理、生物和化学系统中的两个重要因素[6] 。张青松。材料导报从形态角度划分, 高分子凝胶主要分为线性聚合物、水凝胶和微凝胶。就pH/ 温度双重敏感高分子凝胶而言, 其分子设计可归纳为: 共聚结构、互穿网络结构和核壳结构。此类水凝胶在医学、农学、生物工艺学等方面的应用提供了广泛的应用前景。由于这种诱人的特性, 智能水凝胶必将作为崭新的材料应用在柔性执行元件、人造肌肉、微机械、分离膜、生物材 料、药物控释体系领域中[ 1-2] 。智能水凝胶的制备及其在生物医学中的应用
水凝胶
水凝胶（Hydrogel）,以水为分散介质的凝胶。具有交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团而形成能遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。 一，水凝胶的分类： 1，来源： 1),天然水凝胶 2），合成水凝胶 2，性质： 1），电中性水凝胶 2），离子型水凝胶 3，对外界刺激的反应情况： 1），传统的水凝胶 2），环境敏感水凝胶 传统的水凝胶：这类水凝胶对环境的变化，如PH或温度的变化不敏感。 环境敏感水凝胶：这类水凝胶对温度或PH等环境因素的变化所给予的刺激有非常明确或显著地应答。 目前研究得最多的是温敏型和pH敏水凝胶。所谓温敏是指在水或水溶液中这种凝胶的溶胀与收缩强烈的依赖于温度，凝胶体积在某一温区有突变，该温度称为临界溶液温度（lower critical solution temperature, LCST）。pH敏感水凝胶是指聚合物溶胀与收缩随着环境的pH、离子强度的变化而变化。 二，水凝胶的性质： 不同结构，不同化合物的水凝胶具有不同的物理化学性质如融变性、溶胀性、环境敏感性和粘附性。 一），溶胀性（swelling）是指凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象，是弹性凝胶的重要特性，凝胶的溶胀分为两个阶段： 第一阶段：是溶剂分子钻入凝胶中与大分子相互作用形成溶剂化层，此过程很快，伴有放热效应和体积收缩现象（指凝胶体积的增加比吸收的液体体积小） 第二阶段：是液体分子的继续渗透，这时凝胶体积大大增加。 二），环境敏感性环境敏感水凝胶又称智能水凝胶（smart hydrogels）,根据环境变化的类型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几种类型： 1，温（热）敏水凝胶 2，pH敏感水凝胶 3，电解质敏感水凝胶 三），粘附性（adhesiveness）粘附或称粘着或粘结等。一般指的是同种或两种不同的物质表面相粘结的现象。 生物粘附（bioadhension）指的是生物体表面之间形成任何结合，或一个生物体的表面与另外一个天然或合成材料的表面粘结的总称。在药剂学中生物粘附一般是用来描述聚合物（包括合成的以及天然的）与软组织（如胃肠道的膜、口腔、皮肤）之间的粘附作用。 三，药物经水凝胶的通透性 水凝胶具有液体和固体两方面的性质，溶胀的水凝胶可以作为扩散介质。在低浓度凝胶中水
pH敏感和非pH敏感的抗肿瘤纳米载药体系的合成与研究
pH敏感和非pH敏感的抗肿瘤纳米载药体系的合成与研究 癌症是对人类生命健康最大的威胁之一,是世界上第二大死亡原因。化学治疗作为目前癌症治疗最有效的全身治疗手段,主要应用于中晚期癌症,然而常规抗肿瘤药物的一系列不良特性限制了其在临床中的应用,例如生物利用度低,稳定性和水溶性差等。 紫杉醇作为一种有效的常见化疗药物之一,具有优异的抗肿瘤活性,但其治疗功效因其溶解性差和缺乏选择性对细胞毒性大而受到影响。为了克服这些缺陷,本文针对性的设计并合成新型的纳米载药体系负载紫杉醇。 纳米技术虽然在上个世纪末才刚刚崛起,但已被广泛应用于药物输送和癌症治疗等生物医学领域。与传统的载药体系相比,纳米载药体系在很多领域具有更大的潜力,例如可以延长体内循环时间和实现药物全身控制释放等等。 在纳米载药体系中引入不同的刺激响应性是实现灵活给药的有效方式,由于肿瘤细胞代谢活跃,肿瘤组织相比于正常组织其微环境是高度酸性的,因此具有pH响应性的纳米载药体系是最常见的刺激响应性纳米载药体系之一,其可以通 过EPR效应在肿瘤部位聚集,实现在肿瘤部位快速释放药物,同时防止药物在血液循环中过早释放,降低药物毒性减少副作用,增强抗肿瘤效果。本文设计并成功合成的新型纳米载药体系以葡聚糖-聚乳酸-聚乙二醇聚合物为主要骨架结构,聚合物缩醛化后得到pH敏感的纳米载药体系ADPP,为了直接比较基于相同骨架的pH敏感和非pH敏感的纳米载药体系之间的药物输送效果,通过丙酸酐对聚合物改性获得非pH敏感的纳米载药体系PDPP,两者都可以在水中自组装形成稳定的球形纳米粒子。 随后将疏水性抗肿瘤药物紫杉醇负载到这两种纳米载体体系中,得到
温度和pH双重敏感新型水凝胶的制备与性能-中山大学化学学院
温度和pH双重敏感新型水凝胶的制备与性能 李洁梅张黎明* （中山大学化学与化学工程学院，广州，510275） 摘要：以羟丙基纤维素和N-异丙基丙烯酰胺为原料，采用光聚合技术制备了一类新型水凝胶。对其结构与性能进行研究，发现该类水凝胶同时具有温度和pH敏感性能。还以阿司匹林为模型药物，考察了该类水凝胶对模型药物的释放行为。 关键词：水凝胶温度敏感pH敏感光聚合药物释放羟丙基纤维素N-异丙基丙烯酰胺 “环境敏感型”水凝胶能对温度、pH、光、电场、离子强度和压力等环境变化引起的刺激作用产生不同程度的响应，可望应用于人造肌肉、酶和细胞的固定化、生物分离、药物控制释放等领域。由于pH和温度是人体环境中两个很重要的生理参数，所以pH及温度双重敏感水凝胶的研究尤为活跃。本文利用光聚合交联技术合成了一种既有温度敏感又有pH敏感的水凝胶，这种水凝胶在高温、酸性条件下处于收缩状态，限制了其体系内分子向外扩散；在低温、碱性条件下处于溶胀状态，使体系内的分子可以自由向外扩散。 1 实验部分 1.1 原料与试剂 羟丙基纤维素（HPC）：CALBICCHEM公司；顺丁烯二酸酐（马来酸酐）：纯度≥99.5%,上海化学试剂有限公司；N,N-二甲基甲酰胺（DMF）：纯度≥99.5%,广州化学试剂厂；石油醚：分析纯,天津市大茂化学试剂厂；乙酸乙酯：纯度≥99.5%,天津市大茂化学试剂厂；N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）：纯度99%，Acros公司；2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮：纯度≥99%，Acros 公司；乙烯基-2-吡咯烷酮，纯度≥97%，Fluka公司；四氢呋喃（THF）：纯度≥99.0%,天津市大茂化学试剂厂；浓盐酸：分析纯,广州市东红化工厂；氯化钾:分析纯,天津市大茂化学试剂厂；氯化钠：纯度≥99.5%,广州化学试剂厂；磷酸二氢钾：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；磷酸二氢钠：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；阿司匹林：纯度99%，Alfa Aesar公司。 1.2水凝胶的制备 按照文献[1]方法制备接枝了马来酸酐的羟丙基纤维素活性单体（HPC-MA）：将4.8900g羟丙基纤维素、0.1916g马来酸酐和40 ml蒸馏过的DMF加入100 ml圆底烧瓶中，然后在室温下抽取真空，通入氮气保护。接着在氮气保护和80℃下剧烈搅拌10小时，得到黄色溶液。反应停止后,加入石油醚进行沉淀，得到微黄色沉淀。将产物溶解于乙酸乙酯，再加入石油醚沉淀，反复纯化三次，然后放入真空干燥箱干燥2天。 基金项目：中山大学化学与化学工程学院第六届创新化学研究基金项目（批准号：200623） 作者简介：李洁梅，女，中山大学化学专业2002级本科生； 通讯联系人：张黎明，E-mail: ceszhlm@ https://www.wendangku.net/doc/603054304.html,
高分子水凝胶综述
高分子水凝胶综述 摘要 在这篇综述中，笔者以高分子水凝胶为探究的领域，围绕其产生、发展、应用等诸方面，浅层次地加以论述。论文大体的探讨方式是这样：首先以高分子水凝胶的出现为基点，考察其定义的由来以及与吸水树脂之间的关系；然后以高分子水凝胶潜在应用价值的属性为导向线，对其进行分类，讨论相应的制备方法和水凝胶性能各类表征方法；接着突出强调环境敏感性水凝胶的制备及响应原理；而水凝胶实际应用及缺陷则作为最后系统概括。 关键词：高分子水凝胶应用性能制备 产生、定义与比较 高分子水凝胶的合成可以追溯到20世纪50年代后期，Wichterle和Lim合成了第一个医用甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶[1]。对于高分子水凝胶的定义，各个文献报道的都很接近，即由带有化学或物理交联的亲水性高分子链形成的三维固体网络[2]，在水环境下高分子水凝胶能够发生吸水溶胀，甚至有的吸水能超过其自重好多倍（图1） 图1凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较（左侧为吸水溶胀后，右侧为吸水溶胀前）
同时，笔者发现，高分子水凝胶与吸水树脂之间的关联需要被加以认知。吸水树脂本身就是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团，能吸收大量水分而又能保持水分不外流。当水分子通过扩散作用及毛细作用进入到树脂中时，形成的树脂即称为高分子水凝胶。也就是说，吸水树脂是高分子水凝胶的前身，且当树脂经吸水后才成为水凝胶。 此外，对于高分子水凝胶的吸水并且保水的机理也需要加以阐述。从化学结构上来分析，凝胶是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。在凝胶的交联网格里，必然存在很多疏水性基团朝外，亲水性基团朝里的结构，在这样的结构下，亲水性基团与水分子以氢键等方式进行结合，疏水性基团在外头形成的屏障可以有效地间隔不同的内亲水网格，起到容纳水分子容器的作用（图 2）。 O OH R O O H R O O H R O O H R O OH R O OH R O OH R O H H 图2 凝胶保持水分子示意图 图2中，右下侧的疏水性基团是朝内的，这表明凝胶亲水性网格结构内部也是含有非亲水性基团的；而水分子与亲水链上的氧之间形成了氢键。 此外，还能说明一个问题：理论上能够和亲水性基团之间发生水合而吸附在高分子聚合物周围的水分子，其厚度最多不过2~3层，第一层水分子是由亲水性基团与水分子形成的配位键或氢键的水合水，第二层或第三层则是水分子和水合水形成的氢键结合层，作用力随层数的增加而不断减弱。而凝胶之所以能够吸收更多的水分，原因就在于其交联网格结构。这样的结构是包裹式的，以立体三维式取代了平面式，而且链上亲水性基团的复杂交错，给容纳水分提供了优良的环境。
氢氧化钠水溶液的密度和浓度对照表(仅供参照)
氢氧化钠水溶液的密度和浓度对照表 密度ρ20 kg/m3 浓度密度ρ20 kg/m3 浓度 ％（质量）kmol/m3％（质量）kmol/m3 1000 0.159 0.040 1270 24.65 7.824 1010 1.045 0.264 1280 25.56 8.178 1020 1.94 0.494 1290 26.48 8.539 1030 2.84 0.731 1300 27.41 8.906 1040 3.75 0.971 1310 28.33 9.278 1050 4.66 1.222 1320 29.26 9.656 1060 5.56 1.474 1330 30.20 10.04 1070 6.47 1.731 1340 31.14 10.43 1080 7.38 1.992 1350 32.10 10.83 1090 8.28 2.257 1360 33.06 11.24 1100 9.19 2.527 1370 34.03 11.65 1110 10.10 2.802 1380 35.01 12.08 1120 11.01 3.082 1390 36.00 12.51 1130 11.92 3.367 1400 36.99 12.95 1140 12.83 3.655 1410 37.99 13.39 1150 13.73 3.947 1420 38.99 13.84 1160 14.64 4.244 1430 40.00 14.30 1170 15.54 4.545 1440 41.03 14.77 1180 16.44 4.850 1450 42.07 15.25 1190 17.35 5.160 1460 43.12 15.74 1200 18.26 5.476 1470 44.17 16.23 1210 19.16 5.796 1480 45.22 16.73 1220 20.07 6.122 1490 46.27 17.23 1230 20.98 6.451 1500 47.33 17.75 1240 21.90 6.788 1510 48.38 18.26 1250 22.82 7.129 1520 49.44 18.78 1260 23.73 7.475 1530 50.50 19.31
水的温度与密度关系表
水的温度与密度关系表 t(℃) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 999.840 999.846 999.853 999.859 999.865 999.871 999.877 999.883 999.888 999.893 1 999.898 999.904 999.908 999.913 999.917 999.921 999.925 999.929 999.933 999.937 2 999.940 999.94 3 999.946 999.949 999.952 999.95 4 999.956 999.959 999.961 999.962 3 999.96 4 999.966 999.967 999.968 999.969 999.970 999.971 999.971 999.972 999.972 4 999.972 999.972 999.972 999.971 999.971 999.970 999.969 999.968 999.967 999.965 5 999.964 999.962 999.960 999.958 999.95 6 999.954 999.951 999.949 999.946 999.943 6 999.940 999.93 7 999.934 999.930 999.926 999.923 999.919 999.915 999.910 999.906 7 999.901 999.897 999.892 999.887 999.882 999.877 999.871 999.866 999.880 999.854 8 999.848 999.842 999.836 999.829 999.823 999.816 999.809 999.802 999.795 999.788 9 999.781 999.773 999.765 999.758 999.750 999.742 999.734 999.725 999.717 999.708 10 999.699 999.691 999.682 999.672 999.663 999.654 999.644 999.634 999.625 999.615 11 999.605 999.595 999.584 999.574 999.563 999.553 999.542 999.531 999.520 999.508 12 999.497 999.486 999.474 999.462 999.450 999.439 999.426 999.414 999.402 999.389 13 999.377 999.384 999.351 999.338 999.325 999.312 999.299 999.285 999.271 999.258 14 999.244 999.230 999.216 999.202 999.187 999.173 999.158 999.144 999.129 999.114 15 999.099 999.084 999.069 999.053 999.038 999.022 999.006 998.991 998.975 998.959 16 998.943 998.926 998.910 998.893 998.876 998.860 998.843 998.826 998.809 998.792 17 998.774 998.757 998.739 998.722 998.704 998.686 998.668 998.650 998.632 998.613 18 998.595 998.576 998.557 998.539 998.520 998.501 998.482 998.463 998.443 998.424 19 998.404 998.385 998.365 998.345 998.325 998.305 998.285 998.265 998.244 998.224 20 998.203 998.182 998.162 998.141 998.120 998.099 998.077 998.056 998.035 998.013 21 997.991 997.970 997.948 997.926 997.904 997.882 997.859 997.837 997.815 997.792 22 997.769 997.747 997.724 997.701 997.678 997.655 997.631 997.608 997.584 997.561 23 997.537 997.513 997.490 997.466 997.442 997.417 997.393 997.396 997.344 997.320 24 997.295 997.270 997.246 997.221 997.195 997.170 997.145 997.120 997.094 997.069 t(℃) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 25 997.043 997.018 996.992 996.966 996.940 996.914 996.888 996.861 996.835 996.809 26 996.782 996.755 996.729 996.702 996.675 996.648 996.621 996.594 996.566 996.539 27 996.511 996.484 996.456 996.428 996.401 996.373 996.344 996.316 996.288 996.260 28 996.231 996.203 996.174 996.146 996.117 996.088 996.059 996.030 996.001 996.972 29 995.943 995.913 995.884 995.854 995.825 995.795 995.765 995.753 995.705 995.675 30 995.645 995.615 995.584 995.554 995.523 995.493 995.462 995.431 995.401 995.370 31 995.339 995.307 995.276 995.245 995.214 995.182 995.151 995.119 995.087 995.055 32 995.024 994.992 994.960 994.927 994.895 994.863 994.831 994.798 994.766 994.733 33 994.700 994.667 994.635 994.602 994.569 994.535 994.502 994.469 994.436 994.402 34 994.369 994.335 994.301 994.267 994.234 994.200 994.166 994.132 994.098 994.063 35 994.029 993.994 993.960 993.925 993.891 993.856 993.821 993.786 993.751 993.716 36 993.681 993.646 993.610 993.575 993.540 993.504 993.469 993.433 993.397 993.361 37 993.325 993.280 993.253 993.217 993.181 993.144 993.108 993.072 993.035 992.999 38 992.962 992.925 992.888 992.851 992.814 992.777 992.740 992.703 992.665 992.628 39 992.591 992.553 992.516 992.478 992.440 992.402 992.364 992.326 992.288 992.250