刺激響應性聚合物的研究進展

(安徽理工大學材料科學與工程學院 安徽 淮南 232001)

刺激響應性聚合物是一類智能材料，能夠感知周圍環境變化并對于環境變化做出響應性，越來越受到人們廣泛關注。根據刺激響應的機理不同，可將刺激響應性聚合物分為以下幾種類型：光響應性聚合物、溫度響應性聚合物、PH值響應性聚合物以及其他響應性聚合物等。本文按照刺激響應性類別，針對刺激響應性聚合物的研究和應用進行總結，并對其未來發展方向及應用前景進行展望。

一、光響應性聚合物

光響應聚合物是指吸收光能后，材料表現出性質的變化，如在光刺激下發生形狀或顏色的變化等。光響應聚合物通常含有能吸收光能的分子或官能團，在光的作用下會發生某些物化反應，產生一系列結構和形態變化。

Natarajan Moorthy等人[1]合成了一系列含有聚(醚—酯)的偶氮苯介晶材料。使用紫外-可見光譜研究偶氮聚合物的光轉換性質，發現反式到順式的異構化過程發生在很短內，而在黑暗中順式到反式的恢復時間很長。這一結論揭示了偶氮苯聚合物在不同光照下實現順反異構變化，且順反異構變化時間不同。

Ilya V.Ozhogin等人[2]合成了兩個羰基和一個羥基的1,3-苯并惡嗪-4-酮系列的螺吡喃。對螺吡喃的光化學研究揭示了在室溫下螺吡喃光致變色特性與其分子的光誘導分子重排有關。

二、溫度響應性聚合物

具有溫度響應性的聚合物材料，其分子鏈中通常含有酰胺和醚鍵等官能團，如聚N-異丙基丙烯酰胺、聚N,N-二乙基丙烯酰胺等。

李帆等人[3]采用原子轉移自由基聚合法，設計合成了含有聚(N-異丙基丙烯酰胺)嵌段的有雙溫度響應糖聚合物，并對其在水溶液中的膠束化行為進行了動態光散射研究。驗證了該糖聚合物具有雙溫度響應區間，并且在水中形成表面呈正電性的膠束，可望用作帶負電的生物大分子(如單鏈DNA等)的新型載體。

Elisabeth Gau等人[4]用葡萄糖氧化酶通過簡便酶促合成了溫度響應性的聚(N-乙烯基己內酰胺)微凝膠。通過在不同溫度下進行的動態光散射實驗證實了微凝膠的溫度響應行為，可在生物催化應用中起到重要的作用。

三、PH值響應性聚合物

PH值響應性聚合物是指其尺寸或形態隨著環境PH改變而改變的一類材料，與溫度響應性聚合物、光響應性聚合物一樣屬于智能材料。

O.Guaresti等人[5]使用點擊反應制備了基于殼聚糖的刺激響應性水凝膠，研究發現釋放環境和聚合物的化學結構對于溶脹行為是關鍵的，因此，可以通過控制交聯劑的量來調節最終水凝膠的溶脹和釋放性質。

林粵順等人[6]以共縮聚法合成氨基化介孔硅，采用浸漬法制備毒死蜱/氨基化介孔硅，并以帶負電荷的聚丙烯酸為功能分子，通過靜電吸附作用制備了具有pH響應的PAA/毒死蜱/氨基化介孔硅緩釋體系。這種農藥緩釋劑能夠根據土壤的酸堿性而表現出不同的藥物釋放性能，這對于在農業上防治病蟲害具有潛在的價值。

四、其他響應性聚合物

Zhen Zhang等人[7]使用點擊式反應從一對單體中有效地合成了酶響應性氨基磷酸酯樹狀聚體。這些樹狀聚體在磷酸鹽緩沖鹽水中穩定，但在癌細胞上過度表達的磷脂酶C存在下可降解。這種酶響應性聚合物表現的對癌細胞的高效作用，在癌癥的防治和診療中起著重要的作用。

Bingkun Yan等人[8]基于大環硫取代的碳酸酯單體使用酶催化的開環聚合合成了生物可降解的含硫醚的聚碳酸酯，硫醚基團賦予了具有豐富的活性氧自由基(ROS)響應性的共聚物。這種聚合物具有H2O2觸發藥物釋放行為，為進一步的癌癥治療和炎癥靶向提供了新的ROS響應材料平臺。

五、總結和展望

近些年來，為滿足對精確控制材料性能的需求，科研人員在刺激響應性聚合物研究領域做出了巨大的努力。具有刺激響應性的智能材料不僅在生物醫藥方面具有巨大的應用價值，而且對于信息技術行業的發展也至關重要。因此，將刺激響應性引入到聚合物中，制備新型的刺激響應性智能材料具有重要意義。