环境敏感性水凝胶的制备和应用VIP免费

第9卷第1期上海大学学报(自然科学版)Vol.9,No.12003年2月JOURNALOFSHANGHAIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Feb.2003文章编号:1007-2861(2003)01-0067-06环境敏感性水凝胶的制备和应用X肖慧,刘兆民(上海大学射线应用研究所,上海201800)摘要:该文综述了温敏水凝胶、pH敏水凝胶、温度和pH双重敏感性水凝胶近年来的研究情况,比较了化学法和辐射法制备的不同.该类水凝胶具有传感、处理和执行外界刺激的功能,作为智能材料具有良好的应用前景.关键词:温敏;pH敏;水凝胶中图分类号:O64文献标识码:APreparationofEnvironmentalResponsiveHydrogelandItsApplicationXIAOHui,LIUZhao-min(ShanghaiAppliedRadiationInstitute,ShanghaiUniversity,Shanghai201800,China)Abstract:Inthispaper,recentadvancesinpreparationoftemperature-sensitive,pH-sensitive,temperatureandpHsensitivehydrogelsarereviewed.Comparisonbetweenthechemicalmethodofpreparatingsuchhydrogelsandtheradiationmethodforgainingspecificpropertiesismade.Hydrogelswithenvironmentsensitivearecapableofrespondingtoexternalexcitationandpossessgreatpotentialasintelligentmaterialsinapplications.Keywords:temperature-sensitive;pH-sensitive;hydrogel水凝胶是能大量吸水,却不能溶解于水的一类物质.亲水的小分子能够在水凝胶中扩散.水凝胶具有良好的生物相容性,与疏水聚合物相比,同被固定化的酶或细胞只有弱得多的相互作用,固定在水凝胶中的生物分子活性能够保持较长时间.因此水凝胶在生物化学、医学等领域有许多用途.近年来大量具有智能性质的新型水凝胶,能对外界环境的变化如:温度、酸度、压力、光、盐浓度等引起的刺激有不同程度的应答[1].称之谓环境敏感性水凝胶.其广泛应用于固定化酶、物料萃取、细胞培养、温敏开关和药物的控制释放等领域[2～4],其中,温敏水凝胶和pH敏水凝胶在环境响应性高分子材料中独树一帜,占据十分重要的位置.作者就对这两类水凝胶在国内外的研究情况作了分类综述.1水凝胶的制备1.1交联聚合交联聚合水凝胶可以由一种或多种单体合成,表1列出了部分单体.为了特定的应用可以使用不同种类的单体,以使水凝胶具有特殊的物理和化学性质.一般来说,在形成水凝胶过程中需要加入少量交联剂.交联聚合中常用的化学引发剂有:(1)热不稳定的过氧化物.(2)氧化还原体系,氧化剂如过硫酸胺,还原剂有亚铁盐、四甲基乙二胺等.根据所用的单体和溶剂,可以考虑使用辐射、紫外照射或化学引发聚合.辐射聚合不需要引发剂,并能用于任何单X收稿日期:2002-10-18作者简介:肖慧(1978～),女,江西高安人,硕士生,主要从事高分子化学的研究.体的聚合.日本专利[5,6]报道了N-异丙基丙烯酰胺辐射固相聚合.将反应产物投入乙醚中析出,它的转变温度在22～27℃之间,可以制备温敏水凝胶,亦可制成温敏性水溶性聚合物.表1制备水凝胶的单体Tab.1Monomerinpreparationofhydrogel中性单体酸性单体甲基丙烯酸羟乙酯甲基丙烯酸甘油酯2,4-戊二烯醇-1N-乙烯基吡啶烷酮丙烯酰胺及其衍生物丙烯酸及其衍生物巴豆酸苯乙烯磺酸钠碱性或离子型衍生物交联剂乙烯基吡啶N-取代甲基丙烯酸酯衍生物亚甲基双丙烯酰胺乙二醇双甲基丙烯酸酯多缩乙二醇双丙烯酸酯及其衍生物1.2载体的接枝共聚水凝胶的机械强度一般较差,为了改善水凝胶的机械强度,可以把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上.在载体表面产生自由基是最为有效的制备接枝水凝胶的技术,单体可以通过共价键连接到载体上.除了使用化学法引发聚合外,辐射技术是最常用的产生自由基的一种技术.聚氧化乙烯水凝胶(PEO)具有良好的生物相容性,但其强度低[7,8].刘青[9]通过在PEO中添加聚乙烯醇(PVA),经60CoC射线辐照,制备出较高强度的PEO/PVO复合凝胶.1.2.1辐射接枝技术辐射法具有许多化学无法比拟的优点.如辐射化学反应一般在常温或低温下反应,并且不受温度、压力等实验条件和体系状态的限制,适应性强;反应过程易通过给予的辐射能量及强度进行控制,容易实现工业自动化,并有利于节约能源和保护环境;通常在反应过程中不需要添加引发剂、催化剂、产品纯度高.辐射技术包括以下几种方法:(1)共辐射接枝技术是用C射线辐...