温敏性嵌段共聚物的合成及性能研究(5)

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1.1.4.1 物质的浓缩与分离

温敏性水凝胶最传统的应用就是物质的浓缩与分离。凝胶层析的固定相是由惰性的凝胶颗粒组成的，凝胶颗粒内部具有立体网状结构，形成很多孔穴，当含不同分子量组分的样品进入凝胶层析柱后，各组分就向固定相的孔穴内扩散。当温度达到LCST时，分子中亲水区塌陷，将一定分子量的组分分离出来，依次循环达到分离目的。图1.2为温敏性水凝胶对物质浓缩和分离的原理，图中(A)是利用排阻原理对稀释溶液进行浓缩，(B)则是利用吸附原理浓缩分离溶质。

温敏性水凝胶对物质浓缩和分离的原理

1.1.4.2 药物缓释

通常将药物包埋在水凝胶或微胶囊中，可通过调控凝胶体积来控制药物的释放速度[ ]。如图1.3所示，温敏性水凝胶对药物进行控制释放有的四种主要模式：第一种(A)，亲水性药物被吸收进入溶胀的水凝胶后，当环境温度低于LCST时，凝胶内部饱和药物和环境介质之间会形成渗透压差，药物被释放到环境介质中去。第二种(B)，低温时某些药物被包埋于溶胀的水凝胶，当环境温度高于LCST时，水凝胶会发生收缩，将药物排出到环境中。第三种(C)，当环境温度高于LCST时，水凝胶的表面会收缩形成一种薄的皮层，防止药物向外释放；当环境温度低于LCST时，皮层溶胀消失，药物向外恒速释放。第四种(D)，当药物的降解速度比扩散速度快时，药物释放速度主要与降解速度有关。

温敏性聚合物的药物缓释机理

李晓丰等[ ]以pH敏感的壳聚糖作为包裹剂，合成了一种新型的pH敏感药物靶向释放系统，研究发现，该药物组装体中盐酸二甲双胍分子在胃液中释放受到抑制，而在小肠液中能够释放，可以达到药物靶向释放的效果。Seyed等[ ]合成了一种星型嵌段共聚物，在此基础上制备了叶酸装饰的温敏性水凝胶，并研究了抗癌药物在细胞内的缓释。Hanin等[ ]合成了两种不同的物理-化学凝胶：P(NIPAAm-co-cysteamine)/P(NIPAAm-co-cysteamine-vinysulfone）和P(NIPAAm-co-cysteamine)/P(NIPAAm-co-HEMA-arylete)水凝胶，其LCST温度在29~34℃，其良好的药物缓释性能可以被用来体内注射。Induvadana等[ ]合成了一种温敏性接枝共聚物P(NIPAAm-co-AAm)，表征了聚合物分子量和LCST等信息，发现其具有良好的药物缓释性能。Luke等[ ]研究了合成了PNIPAAm/NVP水凝胶并研究了其药物缓释性能。

1.1.4.3 生物传感器

温敏性水凝胶可以作为连接生物分子的传感器，能更准确的跟踪到生物的生理行为。Thelma等[ ]用RAFT法在聚丙烯（PP）表面合成一层PNIPAAm，研究发现该聚合物的LCST提高到了44℃，该聚合物表现出稳定的温敏性质，有望用于生物传感器领域。王忠霞 [ ]通过自由基聚合法合成了温敏性的共聚物聚-(N-异丙基丙烯酰胺-co-三甲氧基硅烷丙基丙烯酸甲酯)[P(NIPAM-co-TMSPMA)]，其良好的温敏性能在生物传感器领域具有潜在的应用前景。

1.1.4.4 在组织工程方面的应用

NIPAAm类温敏水凝胶具有良好的生物相容性，目前的研究工作集中在如何提高其机械性能上。Hacke等[ ]合成了季戊四醇-单硬脂酸酯双丙烯酸酯(PEDAS)，N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)，丙烯酰胺(AAm)和2-羟基丙烯酸羟乙酯(HEA)的无规共聚物，研究发现该聚合物凝胶的机械强度能随着环境温度升高而提高，这种性能有望被用于生物组织工程领域。

1.2 可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合

传统自由基聚合具有单体适用范围广，耐水，反应介质廉价多等优点，已实现工业化生产。但其聚合过程难以控制，有时甚至会发生支化、交联等，导致聚合产物的分子量分布较宽，难以制得微结构、多分散性、和聚合度可控的聚合物，更难以合成具有特殊结构的聚合物。近年来发展起来的“可控/活性”自由基活性聚合(Control/Living Radical Polymerization,CRP)，既保持了自由基聚合的优越性，又具有离子聚合的可控性，为设计特定结构的聚合物[ ]带来了革命性的工业应用前景。