聚乙烯吡咯烷酮复合水凝胶制备方法及应用研究发展

收稿日期：２０１８０４１０ 修改稿日期：２０１８０５０４ 基金项目：国家自然科学基金（２１１７４１３３） 作者简介：朱博?（１９９１－），男，江苏扬州人，浙江工业大学在读硕士研究生，师从祝一锋教授，研究方向为高分子聚合。
电话：１８７６７１１７５２４，Ｅ－ｍａｉｌ：３３４２７７１３４＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联系人：祝一锋，男，教授，博士硕士生导师，研究方向为物理化学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｆｅｎｇ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｗｏｒｋｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅｈｙｄｒｏ ｇｅｌ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ，ｒｅｐａｉｒｉｎｇｏｒｒｅｐｌａｃｉｎｇｔｉｓｓｕｅｓａｎｄｏｒｇａｎｓｏｆｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ，ａｎｄ ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇｄｒｕｇｓａｎｄｇｅｎｅｆｒａｇｍｅｎｔｓ，ａｎｄｉｔｓｒｅｃｅｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅａｒｅａｏｆｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｉｓａｌｓｏｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ；ｈｙｄｒｏｇｅｌ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ＳｈｉｈＪＳ等［７］对传统的水溶液聚合方法进行改 进，把反应中的电解质水溶液溶剂换为有机溶剂如： 甲 苯、环 己 烷、庚 烷 等。 使 用 此 方 法 合 成 出 的 交 联 ＰＶＰ聚合物，具有很高的溶胀比，可以吸收超过自身 重量很多倍的水溶液。 １．１．２ 负载聚合物法 ＰＶＰ水凝胶不单单可以通 过 ＮＶＰ的自由基聚合来制备，还可以通过长链分子 ＰＶＰ负载在其它高分子聚合物上形成水凝胶。如选 择合适的交联剂，使天然高分子之间适当交联形成 交联网，ＰＶＰ在其交联网络内形成配合物，形成半互
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应ห้องสมุดไป่ตู้化工
第 ４７卷
穿聚合物网络，即可制得 ＰＶＰ水凝胶。 何文、杜予民等人用负载聚合物法成功制得 ｐＨ
敏感型的壳聚糖（ＣＳ）／聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）水凝 胶［８］。他们将 ＣＳ酸性溶液与 ＰＶＰ水溶液混合，加 入定量的交联剂戊二醛，冷冻干燥后制得 ＣＳ／ＰＶＰ 水凝胶。此类水凝胶具有多孔结构，可以良好地负 载甲硝锉类药物，且该水凝胶的膨胀率随 ｐＨ值的 降低而增大，因此可以进行药物控制释放，是一种理 想的胃靶向药物输送水凝胶。
易国斌等人在此基础上，添加引发剂硫酸铈铵， 将 ＣＳ酸性溶液与 ＰＶＰ均匀混合后，边加热边加入 引发剂，冷 却 后 加 入 交 联 剂 戊 二 醛，６０℃ 下 反 应 １０ｈ，制 得 ＣＳ／ＰＶＰ水 凝 胶［９］。 随 后 舒 静 等 人 对 ＣＳ／ＰＶＰ水凝胶 展 开 了 进 一 步 的 研 究，证 明 此 方 法 合成的 ＣＳ／ＰＶＰ水凝胶不只限于单一的 ｐＨ敏感性， 对温度也具有良好的敏感性，水凝胶在 ５５℃时具有 最大溶胀率 。 ［１０］
１ ＰＶＰ水凝胶制备方法的研究进展
１．１ 化学交联法 化学交联是最常见的一类 ＰＶＰ水凝胶制备方
法，主要是在不同媒介中和交联剂的作用下，使大分 子链以化学键的形式联结在一起。不同交联剂制备 出的 ＰＶＰ水凝胶功能也不同，此类水凝胶不会因为
外界条件的改变而被破坏，具有永久性。 １．１．１ ＮＶＰ交联聚合 Ｎ乙烯基吡咯烷酮（ＮＶＰ） 单体交联聚合是制备 ＰＶＰ水凝胶最传统的方法，将 ＮＶＰ单体、适 量 交 联 剂 和 引 发 剂 混 合，在 一 定 的 引 发条件下进行自由基聚合。引发剂一般使用常见的 自由基聚合引发剂，包括过氧化二苯甲酰（ＢＰＯ）、过 硫酸铵、偶氮二异丁腈（ＡＩＢＮ）等。交联剂使用多官 能团化合 物 如：Ｎ，Ｎ’亚 甲 基 双 丙 烯 酰 胺 （Ｂｉｓ）、二 乙 烯 基 苯 （ＤＶＢ）和 乙 二 醇 双 甲 基 丙 烯 酸 酯 （ＥＤＭＡ）等。
第 ４７卷第 １０期 ２０１８年 １０月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．２０１８
聚乙烯吡咯烷酮复合水凝胶制备 方法及应用研究发展
朱博?，祝一锋
（浙江工业大学 化学工程学院，浙江 杭州 ３１００１４）
摘 要：综述了近年来聚乙烯吡咯烷酮复合水凝胶的物理和化学制备方法以及其应用研究进展，论述了其在组织 工程、医疗诊断、人体组织器官修复或替换、药物和基因载体等方面的应用，并对其未来发展进行了展望。 关键词：聚乙烯吡咯烷酮；水凝胶；制备方法；应用发展 中图分类号：ＴＱ３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１８）１０－２２０７－０５
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅｈｙｄｒｏｇｅｌ
ＺＨＵＢｏｘｉｎ，ＺＨＵＹｉｆｅｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１４，Ｃｈｉｎａ）
聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 （Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）简 称 为 ＰＶＰ，是一种既 可 以 溶 于 水 又 可 溶 于 多 数 有 机 溶 剂 的高分子均聚物，具有良好的溶解性、成膜性、结合 能力，低毒，对盐、酸及热均较稳定，是一种良好的表 面活性剂［１］。 水 凝 胶 是 由 多 个 线 性 分 子 链 互 相 产 生交联，形成具有三维结构的网状高分子材料。由 于其分子结构中含有部分疏水基团和亲水残基，使 水分子锁在高分子内部，且高分子不溶解而遇水膨 胀，能 够 吸 收 大 量 的 水 分 子，具 有 良 好 的 保 水 能 力［２３］。水溶性高分子 ＰＶＰ上含有大量的亲水基和 疏水基团，并可交联后形成网状结构，使聚乙烯吡咯 烷酮成为合成水凝胶的重要原材料 。 ［４６］ 聚乙烯吡 咯烷酮水凝胶是由单体 Ｎ乙烯基吡咯烷酮（ＮＶＰ） 交联聚合或者与其他单体共聚制得。