1、低溫收縮水凝膠的制備一、國內外研究現狀1.應用和開發(fā)：近年來，國內外許多學者對其應用和發(fā)展做了大量工作。以下是它在幾個方面的具體應用的詳細描述A.藥物的控制釋放溫敏水凝膠可以感知環(huán)境溫度的變化，改變溶脹收縮狀態(tài)，控制藥物釋放。溫度變化可能是由人體自身生理狀態(tài)的變化引起的，也可能是由人為改變局部溫度的措施引起的。事實上，聚丙烯酰胺凝膠的最低臨界溫度(LCST)可以通過共聚和添加添加劑來調節(jié)。當LCST被調節(jié)到接近人體生理溫度的37時，它在人體內的活動可以保持更長的時間。B.材料分離生物分離技術的原理是利用各種物質的固有特性，如物質的吸附、結合和滲透，實現物質分離。聚合物凝膠因其響應特性成為該領域

2、的新代表。夏風研究了(PNIPAM-co-GMA-德克斯)凝膠對牛血清白蛋白(BsA)的濃縮和分離效果，發(fā)現其對蛋白質溶液具有較好的濃縮和分離能力。PNIPAM與配體(如細胞受體皮膚或抗體)或具有識別功能的受體的生物分子受體結合，結合物混合在多組分溶液中，結合物可選擇性地與親和力配合。當溫度變化很大時，復合物和聚合物-配體/受體綴合物將沉淀，達到從溶液中分離的效果。此外，通過控制水凝膠的孔徑達到分離生化物質的目的。C.酶固定化末端帶有官能團的單體(例如，N-丙烯酰氧基苯甲酰胺(NASI)或甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和N-丙烯酰氧基苯甲酰胺(NAPI)通過普通自由基聚合與MPAM合成共聚物。

3、這種聚合物具有溫度敏感特性。如果要進行酶的固定化，需要偶聯反應來將酶和這種共聚物合成為生物大分子，并且由于引入了PNIPAM，生物大分子還具有溫度敏感特性。另一方面，這種固定化酶的方法也可以合成另一種酶，它被定義為溫度敏感的溶解不溶性固定化酶。它具有提高酶的穩(wěn)定性、可重復使用和易于分離的優(yōu)點。D.免疫測定以PNIPAM為載體建立的免疫分析方法具有均相免疫分析速度快、非均相免疫分析靈敏度高等特點。朱慶之用偶聯的方法將抗體與PNIPAM聚合，并用異硫氰酸熒光素標記綿羊抗人乙型肝炎表面抗原抗體。建立了一種新的夾心式熱敏相分離熒光免疫測定乙肝表面抗原的方法。E.醫(yī)用生物聚合物材料聚異戊二烯與生物活性大

4、分子聚合形成聚合物，這是一種常見的應用。該過程將PNIPAM的環(huán)境響應和溫度敏感特性轉移到生物分子上，使生物分子成為水溶性智能聚合物-生物分子綴合物。生物醫(yī)學應用的主要機理是：PNIPAM一端或兩端的端基和側鏈與生物分子鍵合，PNIPAM的存在方式可以是水溶性聚合物、接枝在固體載體上的聚合物、物理吸附在固體載體上的聚合物或水凝膠的聚合物斷鏈。F.調光材料魏斯曼利用聚苯胺的自組裝特性制備了特殊的薄膜材料。當處于高溫狀態(tài)時，PNIPAM會聚并整合微球，這增強了光散射的效果。利用這一特性，開發(fā)了一種具有調光功能的新型調光材料。此外，其他調光材料可以通過凝膠包埋、嵌段共聚物自組裝等方法來設計和制備。G

5、.其他應用由于其獨特的性能，除了上述應用之外，PNIPAM還廣泛應用于其他領域。如荒漠化控制、反應控制、水合物抑制劑、形狀控制凝膠和裝飾材料、熱記錄和熱標記功能膜、增稠劑、絮凝劑、金屬離子濃縮和分離等。2.合成方法：目前，有許多方法來制備PNIPAAm水凝膠。根據其成孔機理，聚異戊二烯水凝膠可分為相分離法是通過各種手段使反應溶液或聚合物水溶液產生不同的聚集相，形成聚合物富集相和聚合物貧相，從而產生相分離，并除去溶劑相，在聚合物基體中留下孔。相分離法制備的多孔溫敏水凝膠的溫度響應速率比傳統的無孔凝膠有很大提高，溶脹速率提高了5-6倍，為多孔溫敏水凝膠在藥物傳輸、吸水和傳感器中的應用提供了優(yōu)勢，但

6、熱致相分離法制備的多孔水凝膠控釋系統不適合高溫變化。毒品。B.乳液模板法以乳液為模板，可以制備不同孔徑的多孔凝膠，且孔徑分布相對均勻?？讖酱笮】梢愿鶕橐褐斜砻婊钚詣┖陀偷暮縼碚{節(jié)。因此，它的可控性大，操作方便。然而，在去除模板時，需要使用大量的有機溶液，造成了很大的環(huán)境污染。因此，其在生物醫(yī)用材料和藥物緩控釋中的應用受到限制。C.成孔劑法在水凝膠聚合過程中，加入造孔劑，然后用水或酸溶液浸泡凝膠，使造孔劑溶解，孔留在原位，得到多孔結構。這種方法被稱為造孔劑法。成孔劑為溶于水的聚乙二醇、溶于酸的碳酸鈣、硅膠顆粒端口等。這種制備方法的缺點是溶解、水洗、浸泡和去除造孔劑的過程需要時間，延長了材料的

7、制備周期。同時，少量未洗脫的造孔劑容易殘留在產品中，造成造孔劑殘留的問題。D.聚合物互穿網絡方法聚合物互穿網絡(IPN或IPNs)是由兩種或兩種以上聚合物通過網絡互穿和交聯纏結形成的獨特聚合物共混物或聚合物合金，包括半互穿網絡法和全互穿網絡法。IPN獨特的協同效應使不同功能的聚合物實現了各組分性能的互補。因此，通過聚丙烯酰胺水凝膠和具有良好機械性能的聚合物的互穿和交聯聚合，可以獲得具有良好機械性能的多孔聚丙烯酰胺水凝膠。E.冷凍聚合冷凍聚合通常是指將反應溶液冷凍到低于溶劑的冰點溫度，并且溶劑冷凝成冰晶，同時單體從冰晶中擠出，分散在冰晶之間未冷凍的微區(qū)中，并且在低溫下繼續(xù)聚合。聚合反應完成后，原

8、始冰晶在室溫解凍過程中融化，在冰晶的原始位置形成孔洞，從而形成具有多孔結構的穩(wěn)定水凝膠。根據最近的文獻報道，通過冷凍聚合可以大大提高PNIPAAm水凝膠的溫度響應速率和機械強度。同時，冷聚法因其制備工藝簡單、環(huán)保、無造孔劑殘留等優(yōu)點成為研究熱點。F.其他方法Kim等人提出將溫敏材料接枝到多孔藻酸鹽凝膠基質中，制備多孔溫敏水凝膠。趙等人用微波輻射法合成了多孔聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠。3.表征意味著：傅里葉紅外光譜、核磁共振、紫外可見光譜用于表征干凝膠的結構。它可以用來表征共混體系或磷化銦是否形成新的化學鍵。根據某些基團特征峰的漂移和吸收峰強度的變化，可以確定IPN兩個聚合物鏈之間是否形成氫鍵。

9、核磁共振波譜和紫外可見光譜可以用來表征水凝膠聚合物鏈的結構。電子顯微鏡可以表征水凝膠的微觀結構和表面形態(tài)。激光散射也可以用來表征水凝膠的微觀結構。小角中子散射低溫敏感水凝膠的研究是近年來突破國內外研究熱點的一次重大嘗試。很長一段時間以來，大多數學者都停止了對它的研究，因為它的參考文獻很少，而且很難綜合。然而，我們不能忽視當它可以大量生產時所帶來的誘人的應用價值。過去，溫敏性水凝膠藥物在國內外的應用基本上集中在治療疾病和拯救生命的臨床醫(yī)學上，但并不涉及我們所依賴的作物。我們的創(chuàng)新在于將溫敏水凝膠材料應用于農業(yè)生產。試想一下，既然可耕地越來越少，誰能忽視農業(yè)的發(fā)展呢？熱敏水凝膠在農業(yè)上的應用不僅是

10、本研究的創(chuàng)新，也是一次徹底的農藥改革。我們想研究的溫敏水凝膠材料也應該擺脫以前的高溫觸發(fā)條件。研究低溫水凝膠是我們的最終目標。三。技術方案1.實驗原理：通常，聚合物鏈中包含的疏水基團越多，LCST越低，因此可以通過調節(jié)疏水基團和親水基團之間的比例或者通過疏水或親水單體與聚二甲基丙烯酸酯的無規(guī)共聚來改變聚二甲基丙烯酸酯聚合物的LCST。然而，用親水性共聚單體(如丙烯酰胺)聚合可以增加共聚物的LCST，而用疏水性共聚單體聚合可以降低LCST。2.實驗材料選擇：單體：N，N-二甲基丙烯酰胺；疏水性共聚物的選擇：丙烯酸丁酯在丙烯酸酯單體和NIPAM的共聚物中，酯基上的烷基比丙烯酸酯A位上的烷基對共聚物

11、的LCST影響更大，前者對增加共聚物的疏水性貢獻更大。中文名稱：甲基丙烯酸甲酯英文名稱：甲基甲基分子式：C5H8O2分子量3336100.12無色液體，易揮發(fā)。熔點-48沸點100101相對密度0.9440折射率1.4142閃點10在乙醇、乙醚、丙酮和其他有機溶劑中的溶解度。微溶于乙二醇和水。中文名稱：丙烯酸乙酯英文名稱：丙烯酸乙酯分子式：C5H8O2；CH2=CHCOOC2H5分子量：100.12易燃，其蒸汽和空氣會形成爆炸性混合物，在明火和高熱的情況下會引起燃燒和爆炸。它能與氧化劑發(fā)生強烈反應。它的蒸汽比空氣重，可以擴散到較低位置的相對較遠的地方。當遇到火源時，它會著火并燃燒。它易于自組裝

12、，隨著溫度的升高，聚合反應迅速增加。當溫度超過20時，會積聚熱量并導致爆炸。中文名稱：丙烯酸丁酯，又稱丙烯酸正丁酯，縮寫為BA英文名稱：丙烯酸正丁酯分子式：C7H12O2相對分子量：128.17結構式：H2C=CHCOOCH2CH2CH2CH3危險類別：3.3級高閃點易燃液體熔點：-64.6沸點：145.7溶解性：不溶于水，可溶于乙醇和乙醚穩(wěn)定性：穩(wěn)定性聚合的危害：隨著溫度的升高和儲存時間的延長，自聚合的趨勢增加。避免接觸條件：光和熱禁忌：強酸、強堿和強氧化劑中文名稱：甲基丙烯酸丁酯中文名稱：甲基丙烯酸丁酯分子式：C8H14O2甲基丙烯酸丁酯自然分子量：141.1882有毒的原因1.急性毒性：

13、小鼠腹膜LD50: 1490毫克/千克；兔子經皮LD50: 11300毫克/千克；大鼠口服LD50: 20g/kg大鼠吸入LC50: 19689毫克/立方米，持續(xù)4小時2.刺激：皮膚10000毫克/千克(開放)3.對眼睛、呼吸系統和皮膚的刺激，以及皮膚接觸引起的過敏。4.接觸皮膚可能會導致過敏。如果吞咽，可能會導致肺部損傷。6.易燃。從圖3可以看出，在所研究的四種丙烯酸酯中，MMA對LCST的影響最小，而BA和BMA的影響最大。考慮到甲基丙烯酸的毒性，選擇了丙烯酸丁酯作為共聚物。引發(fā)劑：過硫酸銨白色晶體或粉末。沒有氣味。干燥的純產品可以穩(wěn)定幾個月，當受到潮濕影響時，逐漸分解并釋放含臭氧的氧氣，當加熱時分解氧氣，形成焦磷酸銨。水溶液溶于水，呈酸性，在室溫下逐漸分解。在更高的溫度下，它迅速分解釋放氧氣并產生4.雜質去除過程：5.性能測試：四.特性描述性質：水溶性隨著溫度的升高而增加，即當溫度高于LCST時，水溶性會膨脹，當溫度低于LCST時，水溶性會收縮。農藥的包裝和釋放；物理吸附法：將預先制備和純化的聚合物浸泡在蛋白質藥物的水溶液中，通過物理吸附實現蛋白質藥物在聚合物和溶液中的平衡分布，使蛋白質藥物固定在水凝膠中。(在本項目中，使用農藥顆粒代替蛋白質藥物)當環(huán)境溫度達