基于丙烯酰胺系列新型水凝膠的合成與膨脹性能

劉展晴

摘要：通過自由基聚合方法合成聚丙烯酰胺

關鍵詞：PAAM水凝膠；P（AAM-co-MMA）水凝膠；膨脹性；pH敏感性

中圖分類號：R318.08 文獻標識碼： A 文章編號：0439-8114（2014）02-0398-03

Synthesis of Novel Hydrogels Based on AAM and Swelling Abilities

LIU Zhan-qing

（School of Chemistry and Life Sciences，Weinan Normal University，Weinan 714000，Shannxi，China）

Abstract： The PAAM hydroges， P（AAM-co-MAA） hydrogels of different MAA and MAA， hydrogel were perapared by free radical polymerization methods. The morphology characterization， swelling ability and pH-sensitivity of these hydrogels were studied. The results showed that the（AAM-co-MAA） hydrogel exhibited better swelling capability and pH sensitivity than that of the PAAM. The（AAM-co-MAA） hydrogel with reasonable ratio（AAM∶MAA=13∶2） had best swelling capability and pH sensitivity. The hydrogel with these special properties was expected to be applied to the field of drug controlled release.

Key words： PAMM hydrogel； P（AAM-co-MMA） hydrogel； swelling ability； pH-sensitivity

水凝膠是一種三維網狀結構的親水但不溶于水的高分子聚合物[1]，是自然界中普遍存在的物質形態，例如人體的肌肉、眼球、血管等器官都是由水凝膠構成。它一般通過共價鍵、氫鍵或范德華力等作用力構成，具有良好的生物相容性和膨脹性，是一種發展迅速的高分子材料[2]。通常將水凝膠分為傳統型水凝膠和環境敏感性水凝膠，傳統型水凝膠對外界環境的刺激變化不敏感，環境敏感性水凝膠的一些自身性質隨外界環境的變化而變化。當受到特殊化學物質作用時，環境敏感性水凝膠分子網絡內的鏈段產生較大的構象變化，從而產生溶脹或收縮，當去掉外界刺激時，凝膠能自動回復到穩定狀態。由于環境敏感性水凝膠的這種智能性使它應用在很多領域，尤其是在藥物的靶向定位及緩控釋放[3]、固定化酶[4]、蛋白質的分離[5]、人工肌肉[6]以及生物傳感和催化等方面都有很大的應用前景。在一系列的水凝膠中，丙烯酰胺（AAM）系列水凝膠的研究一直受到人們的重視。本研究設計并合成新的含AAM的水凝膠，并對其膨脹性能及pH敏感性能進行研究，以期得到一種膨脹性和pH敏感性更為優越的水凝膠。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試劑 丙烯酰胺（AAM）、甲基丙烯酸（MAA）、過硫酸銨（APS）、 N，N-二甲基雙丙烯酰胺（BIS）、四甲基乙二胺（TEMED）。

1.1.2 儀器 掃描電子顯微鏡（Quanta 200）、雙頻超聲波清洗機（SB-5200D）、電熱鼓風干燥箱、集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（DF-Ⅱ）。

1.2 方法

1.2.1 水凝膠的制備

1.2.2 表征和性能測試

2 結果與分析

2.1 掃描電鏡的形貌分析

冷凍經干燥后的PAAM、P（AAM-co-MAA）水凝膠斷面的SEM表面形貌見圖1。這2種水凝膠在溶脹的時候都具有展開的微孔形貌特征，這種特殊結構與水凝膠的吸水及保水性關系密切[8]。通過比較發現，這些水凝膠展現出不同的孔洞表面尺寸和孔洞密度，PAAM水凝膠的表面比較光滑，其網孔密度較大，網孔尺寸較小，P（AAM-co-MAA）水凝膠的網孔密度較小，網孔尺寸較大。這些結構的變化直接影響凝膠的膨脹性能。

2.2 水凝膠膨脹性能研究

2.2.1 不同組成水凝膠的膨脹性能

3 結論

參考文獻：

[1] KAMATH K， PARK K. Biodegradable hydrogels in drug delivery[J]. Adv Drug Delivery Rev，1993，3（11）：59-84.

[2] WOERLY S. Hydrogels Containing peptide or aminosugar sequences implanted into the rat brain： Influence on cellular migration and axonal growth[J]. Experimental Neurology，1997， 143（12）：287-299.

[3] YONG Q， KINAM P. Enviroment-sensitive hydrogels for drug delivery[J]. Adv Drug Delivery Rev，2001，53（11）：321-339.

[4] ALEXANDER P， ANITA J. Prausnitz， partitioning of proteins and small bio-molecules in temperature and pH-sensitive hydrogels[J]. Polymer，1996，37（8）：2151-2164.

[5] TAE G P. Temperature modulated protein release from pH-temperature sensitive hydrogels[J]. Bio-materials，1999，20（8）：517-521.

[6] SCHMEDLEN R H， MASTERS K S， WEST J L. Photocross- linkable polyvinyl alcohol hydrogels that can be modified with cell adhesion peptides for use in tissue engineering[J]. Biomsterials，2002，23（22）：4325-4332.

[7] CAO Y，LI S Z， XUE Z J， et al. Spectroscopic and electrical characterization of some aniline oligomers and polyaniline[J]. Synth Met，1986，12（10）：305-316.

[8] HAIDER S， PARK S Y，SAEED K，et al. Swelling and electroresponsive characteristics of gelatin immobilized onto multi-walled carbon nanotubes[J]. Sens Actuators B，2007，124（2）：517-528.

[9] TANAKA T， SUN S T，NISHIO I， et al. Phase transitions in ionic gels[J]. Physical Review Letters，1980，45（8）：1636-1639.

[10] HUANG Y， YU H， XIAO C. pH-sensitive cationic guar gum poly （acrylic acid） polyelectrolyte hydrogels： Swelling and in vitro drug release[J]. Carbohyd Polym，2007，69（7）：774-783.

[4] ALEXANDER P， ANITA J. Prausnitz， partitioning of proteins and small bio-molecules in temperature and pH-sensitive hydrogels[J]. Polymer，1996，37（8）：2151-2164.

[5] TAE G P. Temperature modulated protein release from pH-temperature sensitive hydrogels[J]. Bio-materials，1999，20（8）：517-521.

[6] SCHMEDLEN R H， MASTERS K S， WEST J L. Photocross- linkable polyvinyl alcohol hydrogels that can be modified with cell adhesion peptides for use in tissue engineering[J]. Biomsterials，2002，23（22）：4325-4332.

[7] CAO Y，LI S Z， XUE Z J， et al. Spectroscopic and electrical characterization of some aniline oligomers and polyaniline[J]. Synth Met，1986，12（10）：305-316.

[8] HAIDER S， PARK S Y，SAEED K，et al. Swelling and electroresponsive characteristics of gelatin immobilized onto multi-walled carbon nanotubes[J]. Sens Actuators B，2007，124（2）：517-528.

[9] TANAKA T， SUN S T，NISHIO I， et al. Phase transitions in ionic gels[J]. Physical Review Letters，1980，45（8）：1636-1639.

[10] HUANG Y， YU H， XIAO C. pH-sensitive cationic guar gum poly （acrylic acid） polyelectrolyte hydrogels： Swelling and in vitro drug release[J]. Carbohyd Polym，2007，69（7）：774-783.

[4] ALEXANDER P， ANITA J. Prausnitz， partitioning of proteins and small bio-molecules in temperature and pH-sensitive hydrogels[J]. Polymer，1996，37（8）：2151-2164.

[5] TAE G P. Temperature modulated protein release from pH-temperature sensitive hydrogels[J]. Bio-materials，1999，20（8）：517-521.

[6] SCHMEDLEN R H， MASTERS K S， WEST J L. Photocross- linkable polyvinyl alcohol hydrogels that can be modified with cell adhesion peptides for use in tissue engineering[J]. Biomsterials，2002，23（22）：4325-4332.

[7] CAO Y，LI S Z， XUE Z J， et al. Spectroscopic and electrical characterization of some aniline oligomers and polyaniline[J]. Synth Met，1986，12（10）：305-316.

[8] HAIDER S， PARK S Y，SAEED K，et al. Swelling and electroresponsive characteristics of gelatin immobilized onto multi-walled carbon nanotubes[J]. Sens Actuators B，2007，124（2）：517-528.

[9] TANAKA T， SUN S T，NISHIO I， et al. Phase transitions in ionic gels[J]. Physical Review Letters，1980，45（8）：1636-1639.

[10] HUANG Y， YU H， XIAO C. pH-sensitive cationic guar gum poly （acrylic acid） polyelectrolyte hydrogels： Swelling and in vitro drug release[J]. Carbohyd Polym，2007，69（7）：774-783.