温敏高分子的医学应用部分
琼脂糖温敏水凝胶
琼脂糖温敏水凝胶琼脂糖温敏水凝胶是一种具有温敏性质的水凝胶，凝胶形成和溶胀都受温度影响，可以广泛应用于生物医学领域、食品工业、环保和化工等领域。
以下将分别介绍琼脂糖温敏水凝胶的定义、性质、制备方法以及应用领域。
一、定义琼脂糖温敏水凝胶是一种由琼脂糖、丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺等组分构成的水性高分子材料。
它具有温敏性质，在一定温度范围内可进行溶胀和凝胶化。
该水凝胶具有许多优良性质，如高生物相容性、生物降解性、温度响应性和可控性等。
二、性质1. 温敏性琼脂糖温敏水凝胶的温敏性是其最显著的性质之一，它可以通过温度的变化来改变溶解度和凝胶化性质。
在低温下，它可以溶解于水中形成均一溶液，而在高温下，它会形成凝胶，这是由于高温下受热聚合，结构趋于紧密而使胶体颗粒聚集所致。
2. 生物相容性由于琼脂糖温敏水凝胶的组成成分与大部分生物体组织成分相似，因此具有较高的生物相容性。
在医学领域中，琼脂糖温敏水凝胶用于制备磷酸钙、羟基磷灰石等人工骨材料。
3. 可控性制备方法和温度等因素对琼脂糖温敏水凝胶的性能有着很大的影响，可以通过调节这些因素来控制凝胶的性质，例如，凝胶化的速率、水吸附性能和稳定性等。
三、制备方法琼脂糖温敏水凝胶的制备是一种简单的自由基聚合反应，具体步骤如下：1. 以琼脂糖为主要水溶性单体，加入丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺等交联剂，混合均匀。
2. 加入过氧化氢等自由基引发剂，在低温下进行溶液聚合反应。
3. 调节温度，使反应体系中的数值达到临界值，水凝胶即可形成。
四、应用领域1. 医学领域。
琼脂糖温敏水凝胶可以制备出生物相容性高、生物降解性的人工骨材料、人工血管补片等，在组织工程和再生医学方面具有广阔的应用前景。
2. 食品工业。
琼脂糖温敏水凝胶在食品加工中也有很广泛的应用，例如，制作果冻、布丁等充填料及保持剂等。
3. 环保和化工。
琼脂糖温敏水凝胶可以应用于吸附和去除污染物质，例如，用其作为某些化学物质的载体，可以有效去除有机氯、有机溶剂和重金属等。
敏感性高分子及水凝胶
敏感性高分子及水凝胶敏感性高分子及水凝胶摘要：本文介绍了几类敏感性高分子及其水凝胶。
主要包括pH 敏感水凝胶、温度敏感水凝胶、温度及pH 双重响应水凝胶、光响应水凝胶、磁场响应水凝胶等的性质及其研究进展。
简要介绍了敏感性高分子及其水凝胶的性质、制备方法、应用及其发展前景。
1 引言近年来，随着信息，生命，环境，航空航天等领域科学技术的飞速发展，人们对材料性能的要求越来越高。
因此，一批性能特异的新功能材料相继问世，敏感性材料就是其中的一类。
对环境具有可感知，可响应，并具有功能发现能力的高分子和水凝胶被称之为环境敏感性高分子（environment sensitive polymers）和环境敏感性水凝胶（environment sensitive hydro gels）[ 1]。
与传统的高分子和水凝胶不同，这类高分子和水凝胶的某些物理或化学性质可因环境条件的变化而发生突变。
因此，这类高分子也被称为“刺激响应性高分子（stimuli-responsive polymers）”、“灵巧性高分子(smart polymers)”或“智能性高分子（intelligent polymers）”,相应的水凝胶被称为“刺激响应性水凝胶（stimuli-responsive hydro gels）”、“灵巧性水凝胶（smart hydro gels）” 和“智能性水凝胶（intelligent hydro gels）”[2]。
与高分子不同，凝胶是一类可保持一定几何外形，同时具有固体和液体某些性质的胶体分散体系。
它是软物质（soft materials）存在的一种重要形式，是介于固体和液体之间的一种物质形态。
凝胶体系由胶凝剂（gelators）所形成的三维网络结构和固定于其中的大量溶剂组成。
敏感性水凝胶[3] 是一种亲水性高分子交联网络,它能够感知外界环境的微小变化(例如温度、pH、离子强度、光、电场和磁场等) ,并通过自身体积的膨胀和收缩来响应外界的刺激. 敏感性水凝胶的上述特点使其在药物控制释放、物质分离提纯、活性酶包埋和生物材料培养等方面有广泛应用前景。
医用温敏型可注射水凝胶的研究与应用
医用温敏型可注射水凝胶的研究与应用一、引言医用温敏型可注射水凝胶是一种具有巨大潜力的新型生物医用材料。
它具有良好的生物相容性和可调控的物理化学性质，在医学领域中有广泛的应用前景。
本报告主要对医用温敏型可注射水凝胶的研究现状进行分析，并针对存在的问题提出对策建议，旨在推动该领域的发展和应用。
二、现状分析1. 医用温敏型可注射水凝胶的特点医用温敏型可注射水凝胶是一种具有温敏性质的水凝胶材料，能够在体内形成稳定的凝胶，具有可注射性和可控性。
它可以根据环境温度的变化实现溶胀状态和凝胶状态之间的相互转化，从而实现药物缓释或组织修复的目的。
2. 研究进展在医用温敏型可注射水凝胶的研究方面，国内外学者已经取得了一系列的研究成果。
目前主要的研究方向包括温敏聚合物的设计合成、凝胶形成机制的研究、药物缓释和组织修复应用等。
在温敏聚合物的设计合成方面，研究者通过改变聚合物的结构和化学组成来调控其热敏性能，以实现在不同温度下的凝胶化。
凝胶形成机制的研究主要集中在聚合物链的亲疏水性和链的柔性等方面，以揭示其凝胶化的机理。
药物缓释和组织修复应用是医用温敏型可注射水凝胶的主要应用领域，研究者通过将药物或生物活性因子掺入温敏水凝胶中，实现药物的持续释放和组织的修复。
三、存在问题1. 温敏聚合物选择的问题目前，温敏聚合物的选择对医用温敏型可注射水凝胶的性能和应用具有重要影响。
然而，当前大部分的温敏聚合物仍然存在一些问题，如光敏性差、生物相容性欠佳等，限制了该材料的应用范围和效果。
2. 凝胶形成机制的解析问题温敏聚合物的凝胶形成机制尚不明确，这在一定程度上制约了对其性能的进一步优化和调控。
需要加强对凝胶形成机制的深入研究，揭示其背后的原理和规律。
3. 药物缓释和组织修复效果的提升问题目前，医用温敏型可注射水凝胶在药物缓释和组织修复方面仍存在一些问题。
例如，药物缓释效果不稳定，释放速率难以精确控制；组织修复效果不佳，复合凝胶材料与周围组织的结合性能有待改进。
温敏效果机理
温敏效果机理温敏效果（Thermosensitive effect）是指物质的性质随着温度的变化而发生变化的现象。
这种效应广泛应用于科学研究、工程技术和生物医学领域。
温敏效果机理的研究对于开发新材料、设计新器件以及探索生物体系的功能具有重要意义。
温敏效果的机理主要涉及物质分子的热运动和相互作用。
在低温下，物质分子的热运动较为缓慢，分子间的相互作用力较强，物质呈现出较为稳定的结构和性质。
而当温度升高时，分子的热运动加剧，相互作用力减弱，物质的结构和性质发生变化。
温敏效果的机理可以归纳为以下几种情况：1. 相变效应：某些物质在特定的温度范围内发生相变，从而导致性质的变化。
例如，液晶材料在不同温度下呈现出不同的相态，对光的传播和偏振产生不同的影响。
2. 水合效应：某些物质在溶液中与水分子结合形成水合物，当温度升高时，水合物的结构发生改变，导致溶液的性质发生变化。
例如，聚乙烯醇在水中形成水合物，当温度超过其临界溶解温度时，水合物解离，溶液的粘度显著下降。
3. 高分子材料的热致变形效应：温敏高分子材料是一类具有温度响应性质的材料，其结构和性质随温度的变化而发生改变。
例如，聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是一种温敏高分子材料，其在低温下呈现出溶胀状态，在高温下会折叠成团状。
这种性质使得PNIPAM在药物控释、生物传感和组织工程等领域具有广泛应用。
4. 温度对化学反应速率的影响：温度是影响化学反应速率的重要因素之一。
一般来说，随着温度的升高，反应速率也会增加。
这是因为温度升高会增加反应物分子的热运动速度，增加碰撞频率和碰撞能量，从而促进反应的进行。
温敏效果的机理研究有助于我们深入理解物质的性质和行为，并为我们开发新材料和设计新器件提供了依据。
例如，在生物医学领域，利用温敏高分子材料可以实现药物的定向释放，通过调控温度可以在特定部位释放药物，提高治疗效果并减少副作用。
另外，温敏效果还可以用于制备智能材料，例如可控形状记忆合金和可调光谱材料等。
电纺温敏纳米纤维及其生物医学应用研究进展
2017年第36卷第12期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4475·化 工 进展电纺温敏纳米纤维及其生物医学应用研究进展穆齐锋1，高鲁2，储智勇2，沈红豆2，邓玲利2，张青松1，陈莉1（1天津工业大学材料科学与工程学院，分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387；2天津工业大学纺织学院，天津 300387）摘要：近年来，随着纳米技术的发展，刺激响应性纳米纤维在药物控释、生物支架等生物医学方面的应用受到广泛关注。
本文针对静电纺温敏纳米纤维（electrospun thermo-responsive nanofibers ，ETRN ）的制备方法和生物医学应用，对静电纺丝领域常用的温敏性高分子进行详细分类，选取具有代表性的聚N -异丙基丙烯酰胺和聚N -乙烯基己内酰胺，详细综述了基于静电纺丝技术制备温敏纳米纤维的化学改性及物理共混方法，对比以上两种方法的优缺点，并探讨温敏纳米纤维在药物控释、伤口敷料、生物触发器及细胞支架等领域的具体应用，点明静电纺温敏纳米纤维在发展过程中存在的问题，提出进一步提高其性能的解决方案，对其在智能催化、温控过滤等领域的应用前景进行展望。
关键词：静电纺丝；温敏；药物控释；组织支架中图分类号：TQ342.8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）12–4475–11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0431Electrospun thermo-responsive nanofibers for biomedical applicationsMU Qifeng 1，GAO Lu 2，CHU Zhiyong 2，SHEN Hongdou 2，DENG Lingli 2，ZHANG Qingsong 1，CHEN Li 1（1State Key Laboratory of Separation Membranes and Membrane Processes ，School of Materials Science andEngineering ，Tianjin Polytechnic University ，Tianjin 300387，China ；2School of Textile ，Tianjin Polytechnic University ，Tianjin 300387，China ）Abstract: The stimuli-responsive nanofibers have recently attracted much attention due to their potential biomedical applications ，such as for drug controlled release and biological scaffolds. In this paper ，the preparation methods and biomedical applications of electrospun thermo-responsive nanofibers were studied; thermo-responsive polymers commonly used in the field of electrospinning were classified in detail; the representative poly(N -isopropylacrylamide) and poly(N -vinylcaprolactam) were selected; the chemical modification and physical blending of thermo-responsive nanofibers based on electrospinning were reviewed ，and then the above two methods were compared. The applications of thermo-responsive nanofibers in drug controlled release ，wound dressing ，biological trigger and cell scaffold ，were discussed. The problems of the thermo-responsive nanofibers in development process were presented ，and the solutions to further improve its performances were proposed; and its applications in intelligent catalysis ，temperature-controlled filter were prospected.Key words ：electrospinning ；thermo-responsive ；drug controlled release ；tissue scaffold近年来，智能材料因其独特的功能性和巨大的应用前景而受到科学界广泛关注[1-3]，刺激响应性聚合物属智能材料的一种，具有双亲链段结构，在外收稿日期：2017-03-16；修改稿日期：2017-04-05。
聚4羟基苯乙烯温敏聚合物
聚4羟基苯乙烯温敏聚合物嘿，朋友！你问聚 4 羟基苯乙烯温敏聚合物啊，那咱可得好好唠唠！
聚 4 羟基苯乙烯温敏聚合物，这玩意儿可神奇着呢！就好像是一个能根据温度变化而“变身”的小魔法师。
你想想啊，普通的材料哪有它这么牛，能对温度这么敏感。
比如说，在一些特定的应用场景中，它可以像个智能开关一样工作。
温度低的时候，它可能呈现出一种状态，就好比冬天里缩起来的小动物，安安静静的；可一旦温度升高，哇塞，它就像春天里复苏的万物，立马展现出不一样的性质。
咱举个实际的例子吧，在生物医学领域，它就大有用处呢！可以用它来制作药物载体。
温度变化时，它能控制药物的释放，就像一个精准的投递员，该送的时候送，不该送的时候就老老实实地待着。
这多厉害呀，是不是？要是没有这种温敏特性，那药物释放可就没这么智能啦！
再说说在智能材料方面，它能让一些器件变得超级酷炫！想象一下，一个小小的物件，因为聚 4 羟基苯乙烯温敏聚合物的存在，就能根据周围温度的变化而改变颜色或者形状，这多有意思啊！就像你有一件会变色的衣服，根据天气冷热自动变换颜色，那多吸引眼球啊！
而且哦，它的应用前景那是相当广阔啊！难道你不想知道它未来还会在哪些领域大放异彩吗？难道你不觉得它就像是打开科技新世界大门的一把钥匙吗？我跟你说啊，随着研究的不断深入，它肯定还会给我们带来更多的惊喜呢！哎呀，一想到这，我就特别兴奋！
总之呢，聚 4 羟基苯乙烯温敏聚合物，这可不是一般的材料，它有着巨大的潜力和魅力，等着我们去挖掘和探索呢！你还等什么，赶紧去了解了解它吧！。
医用高分子材料的用途(精)
医用高分子材料的用途
学校名称：华南农业大学
院系名称：材料与能源学院
时间：2017年2月27日
1.应用
（1）与生物体组织不直接接触的材料，如药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用品等；
（2）与皮肤、粘膜接触的材料，如手术用手套、麻醉用品（吸氧管、口罩、气管插管等）、诊疗用品（洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、食道窥镜导管和探头、腔门镜、导尿管等）、绷带、橡皮膏等及人体整容修复材料（假肢、假耳、假眼、假鼻等）；
（3）与人体组织短期接触的材料，如：人造血管、人工心脏、人工肺、人工肾脏、渗析膜人造皮肤等；
微型人工肺
（4）长期植入体内的材料，如脑积水症髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人工骨骼、人工关节、手术缝合线及组织粘合剂等；
（5）药用高分子，包括大分子化药物和药物高分子。
大分子化药物是指将传统的小分子药物大分子化，如聚青霉素；药物高分子是指本身就有药理功能的高分子，如阴离子聚合物型的干扰素诱发剂。
不同用途的医用高分子材料需要根据使用环境以及对材料的物理、化学及生物学性能要求选用合适的材料。
参考文献
[1] 李小静，张东慧，张瑾，等.医用高分子材料应用五大新趋势[J].CPRJ中国塑料橡胶，2016
[2]杂志社学术部，医用高分子材料的临床应用:现状和发展趋势.中国组织工程研究与临床康复，2010，14（8）。
药用高分子材料高分子材料在药物制剂中的应用
－COO－ －OPO3－
－NH3＋ －NRH2＋ －NR2H＋ －NR3＋
一般来说．具有pH值响应的水凝胶都是具有酸性或碱性 侧基的大分子网络．即聚电解质水凝胶。随着介质pH值、 离子强度的改变．酸、碱基团发生电离，导致网络内大 分子链段间氢键的解离，引起连续的溶胀体积变化。PH 敏感水凝胶常用来制备口服药物控制释放制剂，定位于 胃或小肠部位释放药
❖ 在较低的聚合物浓度下(1－5％)，在体温、pH＝7时能够形 成凝胶，该凝胶具有黏弹性和生物黏附性，对视觉无障碍。 还能够把疏水性药物逐步溶解到水介质中，可作为这类药 物的有效传递体。
❖ 较高浓度(5％) 的药物控制释放符合零级释放，无突释现 象。
❖ Smart HydrogelTM的独特性能及其无毒副作用的特点，使其 作为新型药物载体具有很好的应用前景。
(四) 凝胶与功能水凝胶
凝胶(Gel)
三维网状结构的高分子，有空间网状结构， 并在网状结构的孔隙中又填充液体介质的一类分散体系。
分类
交联键性质的不同
化学凝胶 物理凝胶
凝胶中含液体的多少
冻胶 干凝胶
凝胶的性质
触变性
溶胀度 一定温度下， 单位质量或体积的凝 胶所能吸收液体的极限量
溶胀性
脱水收缩性
透过性
D 溶剂 良溶剂：极限吸附量小，不良溶剂：极限吸附量大.聚苯乙烯、
聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯 溶剂竞争:溶剂与表面形成氢键或较强吸引－高分子表观吸附
为零或负吸附 E 温度：温度升高，极限吸附量或高或低
高分子吸附形态
单点附着
线圈附着
分子平躺在表面
无规线团的吸附 非均匀的链段分布 多层吸附
(二) 高分子表面膜－界面膜
3.液-液界面
【doc】温敏性聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺及其应用
温敏性聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺及其应用54材料导报2004年11月第18卷第11期温敏性聚合物聚N一异丙基丙烯酰胺及其应用任彦荣霍丹群侯长军(1重庆大学生物工程学院生物力学与组织工程教育部重点实验室,重庆400044;2重庆大学化学化工学院.重庆400044)摘要聚N一异丙基丙烯酰胺由于其大分子侧链上同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基而具有良好的温敏性能,作为一种新型的智能材料得到广泛的应用;这种由温度敏感性而引起高聚物产生的智能型和记忆效应成为国际上高分子领域一个新的研究热点.综述了聚N一异丙基丙烯酰胺的温敏机理,合成的分类及其特点,在药物释放,酶的固定,物料分离,免疫分析和医用生物高分子材料等方面的应用,并提出今后的发展方向.关键词聚N一异丙基丙烯酰胺机理合成应用ThermosensitivePoly(N-isopropylacrylamide)andItsApplicationRENY anrongHUODanqunHOUChangjun(1ChongqingUniversityBi0engineeringCollege,KeyLabforBiomechanics&Tissue EngineeringundertheStateEducationMinistry,Chongqing400044;2CollegeofChemistryandEngineering.Chongqin gUniversity.Chongqing400044)AbstractAsPoly(Nis0propylacrylamide)notonlyhashydrophilicacylamino,butalsohashy drophobicisopropyl,itshowsfavorablethermosensitivity.Itiswidelyusedasanewkindofintelligentm aterialanditsintelli genceandmemoryeffectbecomethehotspotsininternationalmacromoleculefield.Thepaperreviewsthethermo—sensitivemechanism,theclassificationandcharacteristicofsynthesisofpoly(N—isopropylacrylamide),itsapplicationsindrugdelivery,enzymeimmobilization,materialseparation,immunoanalysisandbiologic almacromoleculematerialinmedicine.Thestudydirectionsforfuturearealsopointedout.Keywordspoly(N—isopropylacrylamide).mechanism,synthesis,application0前言聚N一异丙基丙烯酰胺简称PNIPAm,由于其大分子侧链上同时具有亲水性的酰胺基一c0NH和疏水性的异丙基一cH(CHs):,使线型PNIPAm的水溶液及交联后的PNIPAm水凝胶呈现出温度敏感特性.常温下,线型PNIPAm溶解于水中形成均匀的溶液.当温度升高至30～35.C之间的某一温度时,溶液发生相分离,表现出较低的临界溶液温度(1owercritical solutiontemperature,简称LCST)[1.而交联的PNIPAm水凝胶室温下溶胀,在相变点32.c附近,温度变化不到1.C就可引发高达百倍的体积收缩变化.除了溶胀体积外.凝胶的其它性质,如相互作用参数,模量,折光率,介电常数,光学各向异性等也会同时发生突跃性变化,并且变化往往都具有可逆性.这种由温度敏感性而引起高聚物产生的智能型和记忆效应引起了人们很大的兴趣,成为国际上高分子领域一个新的研究热点.本文对PNIPAm的温敏机理,合成及其应用等方面的研究进行综述.1PNIPAm的温敏机理在对PNIPAm的研究中,人们最关心的一个问题是它产生温敏特性的机理,这也是当前研究的一个重点.目前较容易被人接受的观点是:PNIPAm分子内具有一定比例的疏水和亲水基团,它们与水在分子内,分子间会产生相互作用.在低温时,PNIPAm与水之间的相互作用主要是酰胺基团与水分子问氢键的作用.在LCST以下,PNIPAm分子链溶于水时,由于氢键及范德华力的作用,大分子链周围的水分子将形成一种由氢键连接的,有序化程度较高的溶剂化层,并使高分子表现出一种伸展的线团结构.随着温度的上升,PNIPAm与水的相互作用参数突变.部分氢键被破坏,大分子链疏水部分的溶剂化层随之被破坏.温度的升高对疏水基团的影响表现在2个方面:一方面疏水基团间的相互作用是吸热的"熵驱动"过程.即随温度升高,聚合物溶液体系的熵增加,疏水基团的缔合作用增强;另一方面疏水基团的热运动加剧,疏水缔合作用被削弱,同时水分子的热运动加剧,从而改变了疏水基团周围水分子结构与状态,使水一疏水基团的作用发生变化,疏水缔合作用进一步被削弱.总的结果是,PNIPAm大分子内及分子间疏水相互作用加强,形成疏水层.水分子从溶剂化层排出表现为相变.此时高分子由疏松的线团结构变为紧密的胶粒状结构,从而产生温敏性.PNIPAm的水凝胶温敏性相转变是由交联网络的亲水/疏水性平衡受外界条件变化而引起的『2].定性来看,水凝胶的溶胀过程是水分子向凝胶内部扩散与凝胶侧链上亲水基团形成氢键的过程.当温度升高时,氢键振动能增加,破坏氢键的束缚.使之断裂.水凝胶溶胀比则明显减少.这是一个吸热过程,因为大量的结合水从高分子骨架上脱离出来,使水凝胶一水体系熵增加.也有人对PNIPAm水溶液的温敏现象从聚合物溶解过程的热力学来解释:根据Nemethy—Scheraga的疏水相互作用理论.由于氢键的形成,其溶解过程的焓变△H为负值,即为放热溶解,同时溶解过程中,由于水分子包裹在分子链的疏水部分形成较为规则的笼子结构,致使熵变△s也为负值.由于△G一*基金项目:重庆大学研究生创新实践基地抗"非典"科技攻关实践项目霍丹群:女,39岁.博士生,3'1教授,现从事生物材料,生物制药方面的研究_T--作E—mail:******************:023—65102508温敏性聚合物聚N一异丙基丙烯酰胺及其应用/任彦荣等?55? AHTAS,当温度较低时.焓和熵的共同作用可以使AG%0.由此可见,升温不利于溶解,温度较高时会导致△G>0,从而发生相变.许多研究者还通过各种热力学理论对水凝胶的各种敏感性进行了解释其中与实验现象符合较好的是Ilavsky等修改的Flory提出的平均场理论,但这一理论不能预测发生敏感性相转变时的温度,pH值,盐浓度,介质组成浓度等.Tanaka等通过测定聚合物链的持续长度b和有效半径a之比(即代表聚合物链刚性的度量)与敏感性之间的关系,提出了下面的半经验参数S作为有无敏感性的判定依据:S一(b/a)×(2f+1)式中:f代表单位有效链上可离子化基团的数目,S>290时,水凝胶会发生敏感性相转变.这一理论的半经验公式中虽然涉及了交联网的结构因素,但仍未能很好地解释敏感性机理.目前,虽然人们对温敏的机理已有了初步的认识,但就疏水基团相互作用机理及其与相转变温度的关系而言,定量方面尚有许多问题有待澄清.PNIPAm温度敏感机理仍处在不断的发展和完善中,这一问题的解决无疑将为温度敏感性聚合物及水凝胶的研究开拓到分子设计的领域打下基础.2PNIPAm的合成2.1线型PNIPAm的合成线型PNIPAm的合成可采用传统的聚合方法:本体聚合,溶液聚合,悬浮聚合,以及乳液聚合.一般来说,溶液聚合方便易行[3].以过氧化苯甲酰,过氧化乙酸等过氧化物,偶氮二异丁腈等偶氮化合物为自由基聚合引发剂,其用量占总量的0.001～2为宜.所用溶剂一般只要能溶解单体即可,如水,醇类,醚,丙酮,四氢呋喃,氯仿,苯,乙酸烷基酯等,可单独亦可混合使用, 无特别限制,浓度在1～80之间.近年来,电离辐射技术在PNIPAm的合成中也得到了应用,用射线辐射聚合的方法在水溶液,PBS缓冲溶液(pH一7.4)和有机溶液(THF)中合成聚N一异丙基丙烯酰胺已经可以实现.伊敏等采用7射线辐射合成了PNIPAm线型均聚物.从国内外的文献看,线型PNIPAm的合成并不困难,但大家在采用溶液聚合合成PNIPAm的工艺上存在很大的差异:即使使用相同的引发剂,有人在5O.C反应1Oh即可,有人6O.C反应8h,有的7O.C反应6h,有的6O.C反应24小时,但没有人对具体工艺过程中各种因素,如反应温度,时间,引发剂用量等对合成的PNIPAm的性能包括分子量,分子量分布的影响做深入的研究.2.2PN1PAm水凝胶的合成制备PNIPAm水凝胶的传统方法是使用引发剂和交联剂以实现NIPAm单体的引发,聚合和交联.常用的交联剂有N,N=亚甲基双丙烯酰胺(Bis),二甲基丙烯酸乙二酯(EGDMA),二甲基丙烯酸二甘醇酯(DEGDMA)等.这种方法的不足之处在于水凝胶中的引发剂残基和交联剂会对水凝胶的性质造成影响.不使用交联剂,通过紫外线,放射线,电子射线,等离子体等活性射线进行弓I发交联,也可以得到PNIPAm水凝胶.这种方法操作简单,交联度可通过辐射条件来控制,没有任何添加成分,不会污染产品,可以一步完成产品的合成与消毒;与传统方法相比,合成的凝胶更均匀,更有利于其性质的研究,生产更方便经济.Hoffman等在高于ICST的温度下使NIPAm 辐射交联合成了大孔温度敏感水凝胶,与传统方法制备的水凝胶相比,大孔水凝胶具有较大的孔体积/孔尺寸之比和更快的大分子渗透速度,在温度低于LCST时具有更高的溶胀比?温度变化时有更快的退溶胀速度和再溶胀速度.Nogaoka,翟茂林等在不使用交联剂的情况下通过辐射引发使NIPAm单体在水溶液中交联合成了PNIPAm水凝胶,研究发现:通过控制剂量,剂量率,单体浓度等因素可合成所需交联密度的水凝胶,并发现辐射剂量与合成凝胶的扩散系数直接相关.Gehrke等研究了合成条件对PNIPAm水凝胶性质的影响,发现水凝胶的溶胀平衡程度,剪切模量,有效交联密度及透明度等性能均受到合成条件如引发剂浓度,温度,聚合时间等的影响.近来报道较多的是把PNIPAm水凝胶制成微球～,常用的方法是反相悬浮聚合法和乳液聚合法.乳液聚合法常采用十二烷基磺酸钠,氯化三甲基十八烷基铵,聚丙烯酸钠盐等作为乳化剂,在强烈搅拌下进行乳液聚合而成.Hoffman等采用藻脘化钙凝胶作为聚合的模板,用氧化还原剂制备了尺寸和形状均为单分散的PNIPAm水凝胶球,合成后可以使用钙螯合剂很容易地从水凝胶球中除去藻脘化钙.最近,郭振良以偶氮二异丁腈为引发剂.在琥珀酸双(2一乙基己酯)磺钠,甲苯,NIPAm,水组成的微乳液中,通过微乳液聚合制备了未交联及交联的PNIPAm超细微粒,颗粒平均粒径约为0.1m,未交联聚N一异丙基丙烯酰胺粘均分子量为1.38×106kg/mol,交联聚N一异丙基丙烯酰胺超细微粒的内比表面积为48.048m/g,相对孔径分布为1～10nm,气体最大吸附量为1784.8cm./g.另外,采用沉淀聚合法也可以得到凝胶微球.3PNIPAm的应用PNIPAm聚合物及水凝胶由于其对温度的敏感性,在药物释放,固定化酶[7,物料分离[】一,免疫分析"一等方面有广阔的应用前景.近年来,国内外对它的应用和开发做了许多研究工作,大量的文献也做了相关报道.3.1药物释放药物释放体系就是当人体受疾病困扰时,所需药物就会释放出来;当病情好转时,药物就被封闭.PNIPAm聚合物及水凝胶随温度的变化引起构象的变化,从而可当作温控开关,应用于药物释放体系.交联的水凝胶本身就可作为一种温控释放的药物载体,线型的聚合物多修饰于药物载体上,利用温度控制构象改变,从而促进释放.利用PNIPAm对药物进行控制释放有3种模式:①低温时将PNIPAm水凝胶放入药物溶液中溶胀吸附药物,高温则发生收缩向外排出药物;②开一关模式,在ICST以上时,水凝胶的表面会收缩形成一个薄的,致密的皮层,阻止水凝胶内部的水分和药物向外释放,即处于"关"的状态.而当温度低于LCST时皮层消失,水凝胶处于"开"的状态,内部药物以自由扩散的形式向外恒速释放;③开一关模式,但与上面的作用正好相反,PNIPAm以支链形式存在于接枝聚合物微球中,在LCST以下,接枝链在水中舒展开来,彼此交叉覆盖,阻塞了微球的孔洞,被包封的药物扩散受阻,处于"关"状态;温度在LCST以上时,接枝链自身收缩,孔洞显现出来,使药物顺利扩散到水中,处于"开"状态.Y onHanBae,YeruoOkano等以温敏材料NIPArn与甲基丙烯酸丁酯的共聚凝胶(PNIPArn—co—PBNA)作为药物载体,并载上吲哚美辛药物.此给药体系在pH为7.4的磷酸生理盐水缓冲液中进行了温控释药测试,当温度在ICST上下范围(2043O.C)交替变化时,凝胶体系可开关式地控制药物释放.Kim等用PNIPAm共聚水凝胶对肝素进行控制释放以防止血栓,当环56材料导报2004年l1月第18卷第11期境温度升到LCST以上时,水凝胶表面会收缩形成一个薄的,致密的皮层.防止水凝胶内部的水分和药物向外释放.即处于"关" 的状态;而当温度低于LCST时,皮层溶胀消失.处于"开"的状态.3.2酶的固定用PNIPAm固定化酶.能制备出对温度敏感的溶解一非溶解固定化酶.易于分离.又能重复使用,酶的稳定性也增加了.通过将NIPAm与官能性的单体如N一丙烯酰氧基苯邻二甲酰亚胺(NAPI),N一丙烯酰氧基琥珀酰亚胺(NAsI)或甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚,合成官能化的温敏聚合物,这样可通过偶合反应将该聚合物与酶合成有温度敏感性的生物大分子.实现酶的固定.Hoffman及Steinke等曾分别报道由N一异丙基丙烯酰胺同丙烯酰胺或甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚,用于固定天冬酰胺酶及胰蛋白酶,通过改变温度调节其在水中的沉淀或溶解.并且Hoffman认为水凝胶的温度循环可以大大提高酶的效用,被包围的酶的存在也可以改变凝胶网络的溶胀行为.IiuFeng等采用NASI在PNIPAm上固定了糜蛋白酶,固定了酶的水凝胶通过调节体系温度下降或上升的循环可分别打开或关闭酶的活性.这样就可能实现酶活性的开关.IevIV等研究了PNIPAm偶合胰蛋白酶或辣根过氧化酶而成为一种生物活性化合物,用于药物定位传送.卓仁禧在将糜蛋白酶,蜗牛酶,嗜热菌蛋白酶固定在PNIPAm上及应用方面作了大量研究.Hoshino研究了用PNIPAm共聚物固定淀粉酶,分别测量了固定化酶和自由酶对淀粉溶液的糖化作用.发现固定化酶的活性是自由酶的9O,比传统方法所得固定化酶要高.并且使用后可以通过离心的方法从产物中分离复原,从而重复使用.还有一些报道使用热敏聚合物与水凝胶固定纤维素酶,胰蛋白酶,脂肪酶,半乳糖苷酶等,固定化酶的稳定性均有提高且利于用温度来控制和分离.3,3物料分离利用PNIPAm的温敏性可制作具有温度敏感的功能膜,多孔玻璃以及具有"开关"能力的温度敏感超滤膜.常用于物料的分离.这类膜有许多优点:容易再生,耗能少,不必高温高压,也不会使蛋白质中毒,有利于生物物质的分离以及稀溶液的分离, 可根据要求浓缩和分离的物质的分子尺寸或分子性质来设计凝胶的交联密度和单体单元结构.由此可见.当用热敏性水凝胶来分离物质时,只需在水凝胶的LCST附近反复升温或降温,使水凝胶反复选择性吸收和释放就可以达到分离目的.尤其是阴离子型温敏水凝胶PNIPAm分离不同分子量的化合物.分离效果很好.且被分离物的分子量越大分离效果越好.金蔓蓉等用PNIPAm凝胶对牛血清蛋白,兰葡聚糖,碱性蛋白酶以及人体激素溶液进行浓缩萃取实验,结果表明具有良好的实用前景.王锦堂研究了PNIPAm凝胶对蛋白质和酶的分离效率在相转变温度附近发生突跃,显示出很好的浓缩分离能力.Freltas等用热敏性水凝胶分离出稀水溶液中的葡萄糖等物质,其效率可达96以上.Hoffman等用包埋有甲基丙烯酸的热敏性水凝胶成功地分离了带有正电荷的甲基兰稀水溶液,他们也成功地通过在热敏性水凝胶网上引入抗体来有选择地除去溶液中的抗原配体.3.4免疫分析采用PNIPAm作载体而建立的免疫分析方法具有均相免疫分析速度快和异相免疫分析灵敏度高的特点.周平将单克隆抗体与PNIPAm共价连接,建立了以溶解性可调节高分子为载体的酶免疫分析方法,对血清样品中的HbsAg进行了检测,灵敏度高,效果好.朱庆枝将PNIPAm和抗体偶连.用异硫氰酸荧光素标记羊抗人乙肝表面抗原抗体.建立l『夹心型热敏相分离荧光免疫分析乙肝表面抗原的新方法.评价了抗体住PNIPAm 上的固化效率和非特异性吸附情况.结果认为该方法具有分析快速,免疫球蛋白对载体的非特异性吸附小等优点.有一定的临床应用价值.LiuFeng基于PNIPAm与醋酸硝酸纤维素膜的特异性吸附作用,将抗体与PNIPAm共价结合,再接枝固定到纤维素膜上,建立了聚合物膜联免疫分忻法,利用PNIPAm的温度敏感性达到均相免疫反应,异相分离的目的,实验表明.对人血清中乙肝表面抗原的检测灵敏度高达1.0~g/ml.3.5医用生物高分子材料PNIPAm可以与生物大分子进行偶合反应.传递温敏性.制成生物功能性材料.赵建青通过羟基化和接枝PNIPAm制备了热敏性聚苯乙烯盒.当环境温度低于I.CST时,盒内表面亲水,细胞可快速生长;高于LCST时.则盒内表面疏水.让细胞脱附.此外还有人把PNIPAm应用于细胞培养支持体材料,将PNIPAm和胶原的共轭产物涂在培养基上.在高于LCST时进行细胞培养.达到目的后在LCST以下时.PNIPAm溶解,细胞则和培养基分离.这种方法简单方便,在培养鼠原肝细胞,人胆管癌细胞,人真皮成纤维细胞,牛主动脉内壁细胞等应用中取得了满意的效果.PNIPAm由于具有独特的性质,除了以上应用外.还广泛应用于其他领域.比如形状记忆材料,化学阀,遮光材料,热记录和热标记,反应控制,装饰材料等.4结束语PNIPAm是近年来发展起来的一种新型智能材料.其潜在的应用价值已吸引了众多的研究者.为加快其实用化步伐.以后的研究工作还要进一步阐明其刺激响应机理.合成温度响应更加灵敏的聚合物,开发能实际应用,产生经济效益的智能材料. 我们相信,随着研究和开发工作的进一步深入.在不久的将来. 热敏性PNIPAm将在化工,医学,生物,材料领域中起着不可替代的作用.参考文献67GanDJ,LyonLA.JAmChemSoc.2001.123:7511Y aoKD,SunSh.PolymIntern,1993.32(1):19ParkTG,HoffmanAS.JApplPolymSci.1994,52:85 ChoChongSu,CheonJaeBok.eta1.MacromolRapidCorn—mun,1997,18(5):361MeyerDE,ShinBC.KongGA.eta1.Drugtargetingusing thermallyresponsivepolymersandlocalhyperthermia.JControlledRelease,2001,74:213 FredericEeckman.AndreJ.Mofs.eta1.Evaluationofa newcontrolleddrugdeliveryconceptbasedontheuseof thermoresponsivepolymers.InternationalJournalofPhar—maceutics,2002,241:1l3WangHZ,LiuSY.Immobilizationofchymotrypsinwith interpolymercomplexesofP(TM—CO—Aam)/PAA.JApp1 PolymSci,2001,81:2013(下转第6O页)60材料导报2004年11月第18卷第11期mg,2004,35(1):757CaoZQ,MechinF,PascaultJP.Effectsofrubbersand thermoplasticsasadditivesoncyanatepolymerization. PolymInt,1994,34(1):418MayaEM,SnowAW,BuckleyIJ.Oligodimethylsiloxane linkedcyanateesterresins.Macromolecules,2002,35(2): 4609IijimaT,KaiseT,TomoiM.Modificationofcyanateester resinbysolublepolyimides.JApplPolymSci,2003,88 (1):110HwangJW,ParkSD,ChoK,eta1.Tougheningofcyanate esterresinswithcyanatedpolysulfones.Polymer,1997,38 (8):183511IijimaT,KatsurayamaS,FukudaW,eta1.Modificationof cyanateesterresinbypoly(ethylenephthalate)andrelated copolyesters.JApplPolymSci,2000,76(2):20812HwangJW,ChoK,ParkCE,eta1.Phaseseparationbe—haviorofcyanateesterresin/polysulfoneblends.JAppl PolymSci,1999,74(1):3313SrinivasanSA,JoardarSS,KranbeuhlD,eta1.Amorphous phenolphthalein—basedpoly(aryleneether)一modified cyanateesternetworks:microwaveprocessing.JAppl PolymSci,1997,64(1):17914HwangJW,ParkSD,ChoK,eta1.Tougheningofcyanate esterresinswithcyanatedpolysulfones.Polymer,1997,38 (8):183515ChangJY,HongJL.Morphologyandfracturetoughness ofpoly(ethersulfone)一blendedpolycyanurates.Polymer, 2000,41(12):451316HarismendyI,RioMD,EceizaA.Morphologyandthermal behaviorofdicyanateester—polyetherimidesemi—IPNscured atdifferentconditions.JApplPolymSci,2000,76:103717HarismendyI,RioMD,MarietaC,eta1.Dicyanateester—polyetherimidesemi—interpenetratingpolymernetworks.J ApplPolymSci,2001,80,(14):275918MarietaC,HarismendyI,MondragoI.Effectofthecure temperatureonthemorphologyofacyanateesterresin(上接第56页)modifiedwithathermoplastic:characterizationbyatomic forcemicroscopy.EurPolymJ,2000,36(7):144519IijimaT,MaedaT,TomoiM.Tougheningofcyanateester resinbyN—phenylmaleimide—styrenecopolymers.JAppl PolymSci,1999,74(12):293120IijimaT,MaedaT,TompiM.Tougheningofcyanateester resinbyN—phenylmaleimide—N一(p-hydroxy)phenyl—maleimide—styreneterpolymersandtheirhybridmodifiers. PolymInt,2001,50(3):29021李静,梁国正.苯乙烯改性氰酸酯树脂的研究.化工新型材料,2000,28(10):3722KinlochAJ,TaylorAC.Thetougheningofcyanate—ester polymerspartIIchemicalmodification.JMaterSci,2003,38:6523MartinMD.OrmaetxeaM.HarismendyI.Curechemo—rhe—ologyofmixturesbasedonepoxyresinsandestercyanates.EurPolymJ,1999,35(1):724陈平,程子霞,朱兴松,等.环氧树脂与氰酸酯共固化产物性能的研究.复合材料,2001,18(3):1025FanJing,HuXiao,YueCheeY oon.Staticanddynamicme—chanicalpropertiesofmodifiedbismaleimideandcyanatees—terinterpenetrati"gpolymernetworks.JApplPolymSci,2003,88(8):200026HamertonI,HermanH,MudharAK.Multivariateanalysis ofspectraofcyanateester/bismaleimideblendsandcorrela—tionswithproperties.Polymer,2002,43:338127梁国正,秦华宇,吕玲,等.双酚A型氰酸酯树脂的改性研究.化工新型材料,1999,27(6):2928SnowAW,BuckleyLJ.Fluoromethylenecyanateesterresins.Synthesis,Characterization,andFluoromethylene ChainLengthEffects,Macromolecules,1997,30(3):39429HamertonI,TakedaS.Studyofthepolymerizationofnovel cyanateester/acrylateblends.Polymer,2000,41(5):164730HongSG,Y ehCS.Theeffectsofcopperoxidesonthe thermaldegradationofbismaleimidetriazineprepreg.Poly—merDegradationandStability,2004,83(3):29(责任编辑林芳)8CicekA,TunceI.Immobilizationof{l-chymotrypsininther—mallyreversibleisopropylacrylamide—-hydroxyethl—-metha——crylatecopolymerge1.JApplPolymSci,1998,36:5439PizarroC,Fernandez-TorrobaMA,BenitoC,etal.Opti—mizationbyexperimentaldesignofpolyacrylamidegelcom—positionassupportforenzymeimmobilizationbyentrap—ment.JBiotechnologyandoengineering,1997,53(5):49710RathjenCM,ParkCH,GoodrichPR,eta1.Theeffectof preparationtemperatureonsomeofatemperature—sensitive hydroge1.PolymGelsNetworks,1995,3(2):10111ZhuangYF,ChenLW,ZhuZQ,eta1.Preparationand separationfunctionofN—Isopropylacrylamidecopolymer hydrogels.PolymAdvTechnol,2000,11:19212HanJ,ParkCH,RuanR.Concentratingalkalineserine proteasesubtilisinusingatemperaturesensitivehydroge1. BiotechnolLett,1995,17(8):85113GaoJ,LiYZ,GuoZQ,eta1.AnalLett,1999,32:178714ZhuQZ,ZhengXY,XuJG,eta1.AnalLett,1998,31:96315MasayukiY amato,ChieKonno,MikaUtsumi,eta1.Ther—mallyresponsivepolymer—-graftedsurfacesfacilitatepat—- ternedcellseedingandco—culture.Biomaterials,2002,23: 56116Y amatoM.KonnoC,KushidaA,eta1.Releaseofad—sorbed.bronectinfromtemperatureresponsiveculturesur—facesrequirescellularactivity.Biomaterials,2000,21:981 (责任编辑林芳)。
药用热敏高分子材料综述
药用热敏高分子材料综述S1120494 蒋翠平[摘要]温敏性高分子材料是当今研究热点之一，它是一类能“感知”外界温度微小的物理或化学变化刺激，自身性质随之发生明显改变的功能性聚合物，通过相关文献研读，本文从三个方面论述了温度敏感性材料的性质在药物控释体系中的应用，表明其有很大的开发潜力。
[关键词] 热敏脂质体水凝胶嵌段聚合物一种较好的药物输送系统(drug delivery system，DDS)总是致力于获得更好的疗效而降低周身毒性，同时通过改善药物代谢动力学而增加其利用度，这对药物的开发提出了诸多挑战[1-4]。
对人体而言，发病往往是局部性的，为了尽量避免损伤正常的部位，研发能特异性识别组织、器官、细胞的主动靶向制剂和物理化学靶向制剂显得尤为重要[5]。
在众多的控释方式中，温度的变化不仅容易控制，而且易被应用于生物体内外，因此，温度敏感型高分子聚合物得到广泛的研究。
本文就此药用材料作如下综述。
1.热敏脂质体1.1普通热敏脂质体普通热敏脂质体是相对于磁性热敏脂质体、长循环热敏脂质体等而言的。
现有的热敏脂质体通常以二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、二硬脂酸磷脂酰胆碱(DSPC)、热敏性材料为主要膜材制备而成。
在正常体温下，热敏脂质体中脂质体膜呈致密的胶晶态排列，故药物很难扩散出来；而当脂质体随血液循环经过预先加热的靶器官时，当温度升高到磷脂发生相转变时，磷脂中出现两相共存，出现相分离，膜的通透性增加，内容物渗漏，其内部包裹的药物大量扩散到靶器官中，在靶部位形成较高的药物浓度[6-7]。
如图1所示的过程。
Hattori等[8]的体外实验发现升温明显增强了顺铂脂质体的抗人骨肉瘤细胞的作用，还发现瘤体以及细胞内的药物浓度明显高于单纯使用脂质体者。
热敏脂质体的临床前实验一般采用荷瘤小鼠测定药物在体内各组织和加热部位的分布，观察治疗效果和生存时间。
1.2磁性热敏脂质体磁性热敏脂质体是近年来兴起的一种可以同时发挥热疗与化疗作用的靶向药物载体，它可以在外加磁场的作用下随血液循环聚集到靶器官，通过交变磁场产热，释放药物，达到定向治疗的效果。
天然温敏性高分子药物载体材料
天然温敏性高分子药物载体材料摘要：对环境刺激响应的刺激性响应材料在药物运输方面有重要的作用。
本文旨在介绍几种天然温敏性高分子在药物运输方面的应用，并对此天然高分子与合成高分子在药物运输中的优缺点。
关键词：天然高分子药物载体温敏性一．前言刺激性响应材料因其对环境有特殊的响应而得到人们的关注，随着近几年医用高分子材料的发展，人们已可以根据特定的生理需求来制造药物载体[1]。
刺激性响应高分子也叫智能高分子、环境响应高分子，当外界环境发生微小变化时，它们能迅速地发生相应的物理化学变化，根据响应因素的不同，可以分为光响应高分子、超声响应高分子、PH响应高分子、温度响应高分子等等。
这些高分子在外界因素发生改变时，它们可能发生疏水/亲水转变、构象转变、溶解度改变、胶束化等等[2]。
因此可以将高分子做为药物载体，从而对药物释放进行有效的控制。
这这些刺激性响应材料中，温敏性高分子是研究最广泛的，所以本文将重点介绍几种温敏性天然高分子在药物载体上的应用（见表1）。
二．温敏性高分子在控制药物释放上的应用温敏性高分子是在微观上分子随着温度发生微小改变，从而达到宏观上材料性能的改变的一类材料。
这些材料一般都具有低临界溶液温度（LCST），或高临界溶液温度（UCST）。
LCST的材料在温度较低时可以溶解，当加热至LCST以上时，分子从溶液中析出，经历一个溶胶-凝胶的相转变；而UCST材料正好相反，在低温时材料不能溶解，当加热至UCST以上时，材料溶解[3]。
LCST和UCST 材料都可以作为药物载体，LCST共聚高分子可以简单地与药物混合，然后再室温下，用注射器将溶液注入体内，人体温度的加热作用使材料经历一个溶胶-凝胶转变，将药物包裹在材料内，从而在需治疗的位置上提供一种药物缓释作用[4]。
而UCST材料则需要在病变部位加上红外激光或超声来辅助加热，从而将药物才材料中释放出来[5-7]。
温敏性药物载体有许多优点，如不需要侵入性手术植入和绕过生理障碍，从而达到特定的治疗位点[8]。
温度敏感性材料基本原理及其应用
N-异丙基丙稀酷胺(NIPAM)是温敏型凝胶PNIPAM的最主要的组成部分。
NIPAM单体分子式为C6H11N0,常温下为白色片状晶体,溶点为60℃分子量为113.18。
它含有不饱和C=C双键,在水溶液中可以打开进行自由基聚合从而得到高分子量的聚合物。
NIPAM及聚合物的结构式如图1所示。
图1 N-异丙基丙烯酰胺单体及其聚合物的结构式NIPAM单体聚合后得到聚N-异丙基丙稀醜胺(PNIPAM),聚合物大分子侧链上同时存在着亲水性的醜胺基和疏水性的异丙基两部分。
一般而言,在常温下,亲水基团与水分子之间由于强烈的氧键作用力,使PNIPAM分子链溶于水。
随着温度的升高,部分氢键作用力逐渐减弱,而PNIPAM 高分子链中的疏水作用力不断增强[4]。
当达到一定温度时,在疏水基团的相互作用下,高分子链互相聚集,发生体积相转变,并吸收热量;但当水溶液温度降低时,它又能够可逆地恢复到原来的状态而发生溶胀。
这一相变温度称为低临界溶解温度(Low Critical Solution Temperature,LCST),也称为低相变温度或池点温度。
PNIPAM不管以线型还是交联形式存在,都会在低临界溶解温度处体积收缩发生相转变,展现出温度敏感性能。
在LCST附近,PNIPAM凝胶的其他性质如折射率、介电常数、表面能等也会发生突变,同时也具有可逆性[5]。
1.2.2 PNIPAM类温敏性高分子凝胶的温敏机理大多数研究者认为，PNIPAM具有温敏性能与其物质的结构有关。
PNIPAM分子内具有一定比例的疏水性的异丙基和亲水性的酰胺基。
在温度低于LCST时,PNIPAM高分子链中酰胺基与周围水分子间存在着强烈的氢键作用力(亲水作用力),使高分子链与溶剂具有较好的亲和性,此时PNIPAM高分子链呈现出伸展状态,即在LCST以下吸水溶胀。
温度上升,当温度升高至LCST 以上时,水分子与酰胺基之间的亲水作用力减弱,PNIPAM分子链中异丙基间的疏水作用力得以加强,当温度升高至LCST以上时,PNIPAM高分子链中的疏水作用逐渐加强并起主导作用,使得高分子链通过疏水作用互相聚集,形成疏水层,导致水分子排出发生相转变,此时高分子链由疏松的线团结构转变为紧密的胶粒状,产生温敏性。
温度敏感性材料基本原理及其应用
N-异丙基丙稀酷胺(NIPAM)是温敏型凝胶PNIPAM的最主要的组成部分。
NIPAM单体分子式为C6H11N0,常温下为白色片状晶体,溶点为60℃分子量为113.18。
它含有不饱和C=C双键,在水溶液中可以打开进行自由基聚合从而得到高分子量的聚合物。
NIPAM及聚合物的结构式如图1所示。
图1 N-异丙基丙烯酰胺单体及其聚合物的结构式NIPAM单体聚合后得到聚N-异丙基丙稀醜胺(PNIPAM),聚合物大分子侧链上同时存在着亲水性的醜胺基和疏水性的异丙基两部分。
一般而言,在常温下,亲水基团与水分子之间由于强烈的氧键作用力,使PNIPAM分子链溶于水。
随着温度的升高,部分氢键作用力逐渐减弱,而PNIPAM 高分子链中的疏水作用力不断增强[4]。
当达到一定温度时,在疏水基团的相互作用下,高分子链互相聚集,发生体积相转变,并吸收热量;但当水溶液温度降低时,它又能够可逆地恢复到原来的状态而发生溶胀。
这一相变温度称为低临界溶解温度(Low Critical Solution Temperature,LCST),也称为低相变温度或池点温度。
PNIPAM不管以线型还是交联形式存在,都会在低临界溶解温度处体积收缩发生相转变,展现出温度敏感性能。
在LCST附近,PNIPAM凝胶的其他性质如折射率、介电常数、表面能等也会发生突变,同时也具有可逆性[5]。
1.2.2 PNIPAM类温敏性高分子凝胶的温敏机理大多数研究者认为，PNIPAM具有温敏性能与其物质的结构有关。
PNIPAM分子内具有一定比例的疏水性的异丙基和亲水性的酰胺基。
在温度低于LCST时,PNIPAM高分子链中酰胺基与周围水分子间存在着强烈的氢键作用力(亲水作用力),使高分子链与溶剂具有较好的亲和性,此时PNIPAM高分子链呈现出伸展状态,即在LCST以下吸水溶胀。
温度上升,当温度升高至LCST 以上时,水分子与酰胺基之间的亲水作用力减弱,PNIPAM分子链中异丙基间的疏水作用力得以加强,当温度升高至LCST以上时,PNIPAM高分子链中的疏水作用逐渐加强并起主导作用,使得高分子链通过疏水作用互相聚集,形成疏水层,导致水分子排出发生相转变,此时高分子链由疏松的线团结构转变为紧密的胶粒状,产生温敏性。
温敏高分子的医学应用
No.1
天然及改性的天然高分子体系
【1】改性的壳聚糖体系(C/GP) 【2】紫杉醇
No.2
异丙基丙烯酰胺共聚物体系
聚异丙基丙烯酰胺( PNIPAAm)水溶液低临界 溶解温度(LCST)为32℃左右。在LCST以下， 聚合物链上极性基团与水分子之间形成氢键， 聚合物溶解。在LCST之上，水分子与分子链 的氢键解离，裸露的异丙基间的疏水相互作用 占主导地位，使聚合物从水相中沉析出来。
No.4
可生物降解的聚乙二醇/聚（D， L-乳酸-co-乙醇酸） (PEG/PLGA)共聚物体系
【1】聚（乙二醇-b-L-乳酸-b-乙二 醇）(PEG-PLLA-PEG) 【2】聚（乙二醇-b-[乳酸-co-乙醇 酸]-b-乙二醇）(PEG-PLGA-PEG) 【3】PLGA-PEG-PLGA 【4】PEG/PLGA接枝聚合物
PLGA/PEG接枝聚合物体系，低温时体系呈低粘 度液态，体温时形成凝胶，其结构如图所示。
No.4
该体系可作为胰岛素的释放载体来维持患糖尿病 鼠的血糖水平，低血糖水平可根据混合物中两种 聚合物比例的不同控制在5 - 16d之间。该体系还 可用于软骨组织修复。悬浮于PLCA -g - PEG体 系中软骨细胞被注射入兔的缺损软骨部位，一次 注射即获痊愈且降解材料逐渐被新生的组织所取 代。
No.2
异丙基丙烯酰胺共聚物体系
异丙基丙烯酰胺低聚体与聚乙二醇( PEG) 的嵌段共聚物水溶液粘度较低，可用25G 针头注射，凝胶强度高且脱水收缩率低， 凝胶过程迅速，有望用于药物释放体系、 细胞包囊及栓塞材料。
No.2
异丙基丙烯酰胺共聚物体系
较高分子量的异丙基丙烯酰胺与丙烯酸的 共聚物，其水溶液临界凝胶浓4%(wt)， 32℃附近，聚合物链的缠结以及带有少 许离子基团的聚合物轻微物理缔合使凝胶 形成。该凝胶无细胞毒性，有望用于人造 胰脏。室温时胰岛悬浮于聚合物溶液中， 注射人体内后被包封在凝胶中，分泌出较 高渗透性的胰岛素。
温敏凝胶的医学应用
温敏凝胶
温度响应型聚合物在水溶液 中的可溶性主要是由于与水 分子形成氢键，温度的变化 会影响氢键作用。
有机小分子凝胶通常都是通 过分子间的氢键、π-π 作用 以及范德华力等弱的相互作 用形成的，温度改变也会破 坏这些作用力， 从而使凝 胶状态发生改变。
温敏凝胶
通常分为高温沉淀型和低温沉淀型 前者当温度在其临界溶液温度(LCST) 以上时，氢键
体携带的药物迅速释放于加热部位而产生热靶向作 用。它有效利用了温度响应和热疗的双重优势, 提高 了治疗效果
温敏凝胶的医学应用
由于温度的变化容易实现，且不会改变体系的化学 组成，温度响应型释放体系成为当前研究最多的一 类刺激响应型释放体系。
谢谢！
胶的表面会收缩形成一种薄的致密的皮壳，阻止水凝 胶内部的水分和药物向外释放，即水凝胶处于“关” 的状态。相反，皮壳溶胀消失，水凝胶处于“开”的 状态,内部的药物以自由扩散的形式向外恒速释放。
——姜玲海，冯怡，温敏凝胶释药模式及机制研究进展
丙烯酰胺类温敏凝胶释药模式
二、“开-关”控制模式
2. 皮壳结构反“开-关”模式 PNIPAm以支链形式存在在于接枝聚合物微球中,温度在
丙烯酰胺类温敏凝胶释药模式
二、“开-关”控制模式
3. 将PNIPAm链接枝于微囊孔内的“开-关”模式
(2)在膜孔内PNIPAm接枝量很高的情况下，膜孔被填实， 这时主要依靠PNIPAm的亲水-疏水特性来实现感温性控制 释放
当温度低于LCST时,膜孔内PNIPAm呈亲水状态；而当温度高于 LCST时，膜孔内PNIPAm变为疏水状态。
作用已经不足以维持聚合物分子或凝胶因子的可溶 性，从而产生沉淀，而当体系温度降低时，聚合物 或凝胶因子又能可逆溶解； 后者正好相反，它们加热后形成凝胶，冷却后形成 溶液。
可控相转变温度热敏高分子的制备及其在免疫分析中的应用
可控相转变温度热敏高分子的制备及其在免疫分析中的应用林鹏;郑洪;张长弓;杨黄浩;李东辉;许金钩【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2003(031)001【摘要】合成了一种新型的快速响应热敏高分子聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酰胺[P(NIP-co-AA)],通过改变丙烯酰胺的含量可以改变高分子的临界溶解温度(LCST),使之用于不同用途.其中,将相转变温度(Ttr)在37℃的热敏高分子用于免疫分析的载体,建立了夹心型荧光免疫分析兔IgG的新方法.与聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIP)作载体相比,两者灵敏度相当,但由于相转变温度的提高,使得免疫反应的温度更接近于生物体的生理环境,并使免疫反应速率得到提高.该方法线性范围为0～1000 μg/L;检出限为10 μg/L.用于兔血清中兔IgG的测量,结果令人满意.【总页数】4页(P1-4)【作者】林鹏;郑洪;张长弓;杨黄浩;李东辉;许金钩【作者单位】厦门大学化学化工学院分析科学教育部重点实验室,厦门,361005;厦门大学海洋与环境学院,厦门,361005;厦门大学抗癌研究中心,厦门,361005;厦门大学化学化工学院分析科学教育部重点实验室,厦门,361005;厦门大学抗癌研究中心,厦门,361005;厦门大学化学化工学院分析科学教育部重点实验室,厦门,361005【正文语种】中文【中图分类】O65【相关文献】1.温度敏感高分子和pH敏感高分子在相分离免疫分析中的比较 [J], 林鹏;冯建军;谢芳靖;陈芸2.温度敏感高分子和pH敏感高分子在相分离免疫分析中的比较 [J], 林鹏;冯建军;谢芳靖;陈芸3.带活性末端的热敏高分子的制备及其在荧光免疫分析中的应用 [J], 杨黄浩;朱庆枝;李东辉;丁马太;许金钩4.新型pH敏感相分离高分子的制备及其在免疫分析中的应用 [J], 杨黄浩;朱庆枝;李东辉;陈小兰;丁马太;许金钩5.带活性末端的热敏高分子的制备及其在荧光免疫分析中的应用 [J], 朱庆枝;杨黄浩;陈秋影因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
温敏高分子 的介绍及性能
定义：
温敏高分子材料是指对温度刺激具有响应性的智能材料 如聚N一异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)、聚乙烯吡咯烷酮（pvp）等 利用(R,S)-仲丁胺和丙烯酰氯酰化生成的单体N-仲丁基丙烯酰胺 (BAM),与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚制得了分子识别型温敏 智能高分子(简称PNB)。 PNB具有良好的温敏性和分子识别特性。PNB的LC-ST随其中疏水 性BAM含量的增加而降低;高分子水溶液在添加L-Trp后LCST向高 温方向迁移
相关性能：
其在水溶液中存在一个临界溶解温度(LCST)，所谓的lcst 就是指最低浊点温度，随着温度的改变，温民聚合物的溶解 状态在临界点附近会发生变化，温度高于lcst时，聚合物将 不溶于水中。大量的实验测定其 LCST在40℃左右，符合临 床应用需要，并产生巨大的功效。
聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一类典型的温敏型智能 高分子,其体积能随外界温度变化而膨胀或收缩,在生物分 离、传感分析、控制释放等方面有着广泛的用途。
4.人们一直致力于采用宏观手段对微观世界进行操 控,从而通过改变物质微结构来实现对其宏观性 质的改变。其中通过对物质微观结构、构成、构 象、形态、氧化态等性质的控制来可逆的改变物 质性质在近年来引起了越来越多的兴趣。表面分 子开关为基础,研究不同的智能表面及微流控器 件。利用自组装膜技术,温敏聚合物材料,结合不 同环境激励,构建了亲疏水开关表面、温度敏感 的免疫表面,以及基于这些开关表面的智能化微 流控器件。并将其成功应用于可控的蛋白质分离、 抗原-抗体可逆识别的考察与研究中。
医学应用部分
文法学院 甘晨明 柯杨 董晶星 张丽丽
1.基因载体 2.药物缓释 3.酶的固定 4.生物分析
1.近年来，刺激响应性温敏基因载体由于能够根据外界条件的改变而自动调整复合 能力而引起了人们的兴趣，常见的刺激响应性载体有以下几类：温度响应性、 pH响应性、还原、光、超声体、DNA、多糖等生物大分子进行化学修饰、固定化以及人工 模拟，可设计合成出具有感知、识别、选择催化等高级生物功能的生物杂化材 料和仿生高分子材料。高温下酶从凝胶中释放出来 ,说明温敏性凝胶可用作生 物固定化催化剂的功能性载体。