聚乙烯醇/γ-聚谷氨酸多孔水凝胶构建研究

本实验采用天然大分子聚乙烯醇(PVA),γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和魔芋葡甘聚糖(KGM)为基材,通过反复冻融的物理交联方法构建出半透明、多孔的聚乙烯醇/γ-聚谷氨酸多孔水凝胶。而后通过改变γ-PGA、KGM、PVA浓度以及pH、反复冻融次数、冷冻温度与冷冻时间等单因素实验,并进行响应面法优化,获得了制备γ-聚谷氨酸/聚乙烯醇多孔水凝胶的最佳工艺。实验结果显示,在γ-PGA、KGM与PVA浓度分别在10%、2.5%以及10%,p H为7,冷冻温度-80℃,冷冻时间4小时,反复冻融次数为3次时,所制得的γ-聚谷氨酸/聚乙烯醇多孔水凝胶拥有最佳的溶胀性能,利用扫描电镜和电子万能材料机检测显示所得凝胶拥有丰富的多孔网络结构和良好的机械性能,其溶胀度可达792.6%并且能保水达48小时,可以满足良好敷料的需求。

超大多孔水凝胶的制备及吸附性能研究

以Na2CO3为发泡剂,聚(氧化乙烯/氧化丙烯)(PF127)为泡沫稳定剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵(APS)及N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)为氧化还原引发剂,利用发泡技术合成了羧甲基纤维素钠(CMC)接枝丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)超大多孔水凝胶(SPH),并应用于处理阳离子红染料溶液。研究表明,该水凝胶具有超大多孔结构且具有良好的热稳定性;在m(AA)∶m(AMPS)=8∶2,w(MBA)=0.02%,w(Na2CO3)=65%,w(PF127)=0.2%时制得的凝胶吸蒸馏水倍率及吸0.9%盐水倍率分别达1281、143g/g,10min时已基本达到溶胀平衡;该SPH对阳离子红染料溶液具有良好的脱色效果,脱色率达98%。

快速环境响应多孔水凝胶的制备及性能

以N aC l晶体为致孔剂,合成了具有pH及温度双重敏感特性的海藻酸钠接枝甲基丙烯酸梳状多孔水凝胶。利用扫描电镜观察到该水凝胶具有特殊的孔洞结构,孔径大小为100μm左右。不同pH值及温度下的溶胀和溶胀-收缩动力学研究表明,该水凝胶具有较快的响应速率,在5 m in内可以达到溶胀平衡,而且溶胀收缩行为有较好的重复性。该水凝胶的最低临界溶液温度(LCST)为30℃左右。比较含孔不同的凝胶膜的响应曲线,发现含孔越多,溶胀率和凝胶体积变化量越大,溶胀收缩响应速率越快。

聚丙烯酰胺/丙烯酸钾互穿网络多孔水凝胶的制备和性能

以丙烯酸、丙烯酰胺为单体,过硫酸钾为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,利用水溶液聚合法和乙醇致孔法制备了聚丙烯酰胺/丙烯酸钾互穿网络多孔水凝胶。采用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等分析技术对水凝胶进行了表征,研究了水凝胶的溶胀行为和吸0.9%NaCl(质量分数,下同)盐水的能力。实验结果表明,该多孔水凝胶具有较快的吸水速率,其最高吸水倍率可达3600g/g,吸0.9%NaCl盐水倍率最大可达120g/g,凝胶粉末能在8min内达到溶胀平衡。

pH响应型聚丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸多孔水凝胶的制备及其在环境污染方面的应用

Pb2+离子是一种重要的污染源,因此有效的移走不仅是对环境更是对人类健康具有重要意义。我们利用pH响应型聚丙烯腈-丙烯酰胺-丙烯酸多孔水凝胶作为吸附剂来移走Pb2+离子。探讨了时间、pH和温度对吸附能力的影响。结果表明在pH为5,温度为25℃时,有最大的吸附能力,达到了1.578mg。更为有趣的是可以通过改变pH来改变聚合物链相变的办法实现水凝胶的重复利用。

交联剂对多孔水凝胶形态结构的影响

多孔水凝胶是一类具有多孔结构的水凝胶,通常具有较好的吸附性能和溶胀性能。本工作将淀粉与丙烯酰胺进行自由基接枝聚合,并采用溶剂交换的方法得到多孔水凝胶。分别选用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和戊二醛为交联剂,制得淀粉-聚丙烯酰胺多孔水凝胶,考察了交联剂对多孔水凝胶形态结构的影响。结果表明,使用两种交联剂均能得到多孔结构的水凝胶,而以戊二醛为交联剂时更易于形成具有均匀孔结构的多孔水凝胶。

超多孔水凝胶体系的溶胀和溶蚀动力学研究

目的考察含魔芋葡甘聚糖的超多孔水凝胶复合物在介质中溶胀和溶蚀动力学特点及其影响因素。方法采用泡沫聚合法制备超多孔水凝胶和加入魔芋葡甘聚糖的超多孔水凝胶,测定它们在介质p H、酶、Na Cl和葡萄糖作用下体系溶胀比和随时间变化的溶蚀率。结果魔芋葡甘聚糖-超多孔水凝胶复合物在蒸馏水中溶胀和溶蚀均最快,3 min溶胀比为161.3,48 h溶蚀率为85.6%,而超多孔水凝胶达到溶胀平衡较慢;魔芋葡甘聚糖-超多孔水凝胶复合物在含Na Cl或葡萄糖介质中溶胀和溶蚀减弱,其中Na Cl的影响比葡萄糖显著;与不含酶的介质(不同p H)相比,酶的存在加快了魔芋葡甘聚糖-超多孔水凝胶复合物体系的溶蚀。结论魔芋葡甘聚糖加入后所形成的超多孔水凝胶复合物体系溶胀性能较优而溶蚀延缓,但介质p H、酶、盐和糖等因素会影响体系溶胀和溶蚀行为。

酶解木质素接枝聚丙烯酸多孔水凝胶的制备及表征

以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂对丙烯酸进行预聚,以Fe2SO4/H2O2体系引发酶解木质素(EHL)形成自由基,过硫酸铵为引发剂,将酶解木质素自由基与聚丙烯酸(PAA)进行接枝共聚制备酶解木质素接枝聚丙烯酸多孔水凝胶(EHL-g-PAA)。采用红外光谱(FTIR)、环境扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG)进行表征,研究EHL和PAA质量比、p H值、温度对EHL-g-PAA溶胀性能的影响。结果表明:酶解木质素与聚丙烯酸接枝成功,形成了具有新型网络结构的EHL-g-PAA,EHL-g-PAA具有不规则分层次多孔结构。当EHL和PAA质量比为0.4∶1时,EHL-g-PAA的平衡吸水倍率最大。在室温下,EHL-g-PAA在蒸馏水中的平衡吸水倍率可达410.99,吸附达到平衡的时间延长到12 h,且EHL-g-PAA对水分的释放率达到93.88%。EHL-g-PAA具有良好的p H敏感性,在酸性以及碱性溶液中吸水能力降低,在中性条件下吸水能力最高。在低温条件下,EHL-g-PAA的网络舒张,吸水能力增加;在高温条件下,EHL-g-PAA的网络收缩,吸水能力降低。在高温低温交替的环境下,与PAA相比,EHL-g-PAA显示了良好的循环能力和较好的稳定性。

高内相乳液法制备聚丙烯酰胺多孔水凝胶及应用

以亲水性二氧化硅纳米粒子(N20)和乳化剂Tween80为复合稳定剂,环己烷为油相制备高内相乳液,再以此乳液为模板制备聚丙酰胺(PAM)多孔水凝胶。乳液光学显微镜照片及PAM多孔水凝胶SEM照片表明N20用量及Tween80用量对材料孔径形貌及直径有直接影响;压汞仪数据表明当N20用量为3%、Tween80用量为9%时,多孔水凝胶平均孔径为38.06nm,孔隙率为77.54%,20h饱和吸水率可达402g/g;吸附实验表明PAM多孔水凝胶对Mn(Ⅱ)具有良好的吸附性能,吸附过程符合准二级动力学方程,属于化学吸附,当溶液pH为4时,120min可达吸附饱和,吸附量为474.64mg/g。

胰岛素超多孔水凝胶控释制剂的制备及其检测

目的制备一种可实现控释的超多孔水凝胶,以胰岛素为模型药,考察超多孔水凝胶的载药、释药性能,初探给药途径及药效。方法采用聚合物互穿网络法制备超多孔水凝胶(SPH-IPN);通过傅立叶变换红外光谱和核磁共振碳谱考察凝胶的结构;通过测定溶胀比、孔隙率考察凝胶的性能;并以胰岛素为模型药研究超多孔水凝胶的载药量及载药后的药效。结果所制得的超多孔水凝胶胰岛素的载药量为3.19%。通过动物皮下包埋的预实验结果可以看到,载胰岛素冻干凝胶在1~24 h对糖尿病大鼠的降糖效果较好。结论冻干胰岛素超多孔水凝胶皮下包埋,可实现24 h血糖值稳定,具有很好的控释效果。

有序多孔水凝胶膜的制备及性能研究

通过将多孔结构引入水凝胶膜,提高人工角膜材料含水量。首先,采用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对氨基烷基封端聚二甲基硅氧烷(KF 8010)进行亲核取代反应,通过紫外聚合法制备无孔水凝胶膜。以单分散SiO_(2)颗粒为模板,制备含Si O2模板的多孔水凝胶膜,浸泡除去SiO_(2)模板得到多孔水凝胶膜。测试结果表明,多孔水凝胶膜具有三维网状结构,平衡含水量达到无孔水凝胶膜的3倍。

多孔水凝胶的制备及性能研究

由于支架存在钙化等问题,人工角膜植入后仍有很多并发症,因此目前研究重点是改善支架力学性能。本文采用无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)模板,并用模板法将丙烯酰胺(AM)前驱液填充到PS模板,制得PS/PAM复合水凝胶。通过二甲苯浸泡除去PS模板,制得多孔PAM水凝胶。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)和万能力学试验机分析多孔PAM水凝胶的官能团、形貌和机械性能。结果表明,PAM水凝胶具有多孔结构。与无孔PAM水凝胶相比,多孔PAM水凝胶的抗拉强度和断裂伸长率均有提高。

超级多孔水凝胶

美国Purdue大学发明了一种新型材料——超级多孔水凝胶,它在用作药物释放系统方面正显示出很大的潜力,它可以用每日一次的配方替代一些多剂量的药物。Purdue大学的制药学和生物制药工程的教授Kinam Park先生已对这种材料研究了15年,现在被转让给MicroVention医疗设备公司用于开发治疗动脉瘤的技术。这种水凝胶是从丙烯酸聚合物中制成的,可是它们的化学成分无关紧要。

胰岛素超多孔水凝胶控释制剂的制备分析

探究胰岛素超多孔水凝胶控释制剂的制备,并分析超多孔水凝胶的药效。方法:以聚合物互穿网络法超多孔水凝胶,利用傅立叶变换红外光谱和核磁共振,用于考察凝胶的结构;通过测点溶胀比、孔隙率判断凝胶性能;通过胰岛素模型,研究超多孔水凝胶的载药量,以及超多孔水凝胶的载药后的药效。结果:胰岛素超多孔水凝胶控释制剂的载药量较好,通过相关实验发现,胰岛素超多孔水凝胶控释制剂能够有效降低血糖。结论:胰岛素超多孔水凝胶控释制剂的制备具有很大的应用价值,能够实现皮下包埋,稳定血糖,值得在临床治疗中大力推广。

以鸡蛋壳为致孔剂制备多孔海藻酸钠水凝胶小球及其性能

以海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为原料,鸡蛋壳粉末为致孔剂制备得到了多孔SA/PVA水凝胶小球,以溶胀率为主要指标,通过单因素条件实验对不同鸡蛋壳质量分数、盐酸浓度、SA/PVA质量比和交联方式等因素进行优化,确定了水凝胶小球的最佳制备条件。通过对其结构、形貌的表征,探讨了其结构与性能的关系。实验结果表明,各因素对水凝胶小球的微观形貌及溶胀率等均有一定影响,随着致孔剂用量和盐酸浓度的增大,水凝胶小球的溶胀率均呈现先增大后减小的趋势;而SA与PVA质量比不但会影响水凝胶小球的成球性能,也会影响小球孔结构;当鸡蛋壳质量分数为20%、盐酸浓度为1 mol/L、SA/PVA的质量比为1∶1.5以及采用化学交联法时,制备得到的水凝胶小球溶胀率最大,为1 033.21%,扫描电镜观察到在该条件下制备得到的小球表面具有丰富、连接紧密且稳定的多孔结构,孔形状规则且分布均匀,便于水分子在更多的渠道迅速通过,使得溶胀性能有较大改善。通过红外光谱分析揭示了交联机理:经化学交联后,Ca^(2+)与SA中的—COO—形成络合,硼酸根离子与PVA交联,形成双重交联结构。通过热失重分析表明,最佳制备条件下的水凝胶小球的质量损失最大时的温度为440℃,相较于SA、PVA和鸡蛋壳粉末均有较大提高,表明耐热性能得到了改善。研究为以鸡蛋壳粉末为致孔剂制备多孔水凝胶材料提供了一定的理论和实验基础。

NIPAM共聚物多孔水凝胶的光引发RAFT合成及其溶胀性能

采用光引发可逆加成-断裂链转移(RAFT)方法,在室温下先合成了链端含有三硫代碳酸酯基的大分子链转移剂聚(N,N'-二甲基丙烯酰胺)(PDMAM),然后与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、N,N'-二甲基双丙烯酰胺(BIS)交联共聚合,并通过聚乙二醇的制孔作用制得PNIPAM-g-PDMAM梳型/多孔水凝胶.采用FTIR、SEM等对水凝胶的结构进行了表征.讨论了水凝胶的制备原理,研究了接枝链和孔结构对水凝胶性能的影响.研究结果表明,PDMAM接枝链的存在提高了无孔水凝胶的溶胀比、退溶胀速率和最低临界溶解温度(LCST);孔结构能大幅度地提高无接枝链水凝胶的溶胀比和退溶胀速率,但未改变水凝胶的LCST;接枝链的存在并没有提高多孔水凝胶的溶胀比,但失水率较低.

魔芋葡甘聚糖对超多孔水凝胶体系性能的影响

目的考察魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)的加入对超多孔水凝胶(superporous hydrogels,SPH)体系性能的影响。方法采用泡沫聚合法制备超多孔水凝胶,分别考察体系的外观、密度、孔隙率、机械强度、吸湿性及其溶胀和溶蚀动力学,比较加入魔芋葡甘聚糖前后上述性质的变化。结果新型魔芋葡甘聚糖超多孔杂化水凝胶(superporous hydrogel hybrids,SPHH)和原超多孔水凝胶均呈白色多孔海绵状,密度小于1 g·mL-1,孔隙率约为88%,临界相对湿度小于75%,机械强度分别为(1 998.81±18.42)、(1 712.32±16.15)N·cm-2,吸水3 min时溶胀比分别约为160、100,搅拌12 h后溶蚀率分别达50%、70%。结论魔芋葡甘聚糖的加入能够在不影响体系多孔结构的同时,显著改善凝胶的机械强度和溶胀、溶蚀性能。

聚富马酸丙二醇酯/羟基磷灰石复合多孔水凝胶的制备及其矿化性能研究

采用二步法合成了可降解的聚富马酸丙二醇酯(poly(propylene fumarate),PPF),并和N-乙烯基吡咯烷酮(N-vinyl pyrrolidone,NVP)共聚,以1,4-二氧六环为溶剂,通过改变溶剂的量制备了溶胀性能不同的PPF水凝胶.采用万能力学测试仪和扫描电子显微镜分别表征了水凝胶的压缩模量和形貌结构.选择20%PPF和10%NVP的聚合体系,预掺3%的纳米羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA),以氯化钠粒子为致孔剂,制备了孔径在280～450μm的纳米复合多孔水凝胶,使其压缩模量提高了61%.模拟体液矿化10天的结果显示,磷灰石成核位点的存在和良好的与外界液体环境物质交换的能力,促进了多孔水凝胶表面磷灰石的沉积,说明HA的复合可以有效提高PPF多孔水凝胶的成骨活性.

RAFT一步法制备温度和pH双重响应的多孔智能水凝胶及其性能

通过可逆加成-断裂链转移聚合法(RAFT)一步反应成功合成了温度和pH双重敏感的聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA)-co-丙烯酸梳形/多孔智能水凝胶。采用扫描电镜(SEM)对水凝胶结构进行表征,结果表明,随着加入的致孔剂聚乙二醇(PEG)分子量越大、加入量越多,所得多孔水凝胶的孔径就越大、孔的数目就越多。对水凝胶进行溶胀测试,结果表明,在RAFT试剂的调控下所得凝胶的结构更均匀,因此所得凝胶的溶胀性能较好;经PEG致孔后的水凝胶,其溶胀程度和响应速率相对于致孔前都有所提高;此外OEGMA侧链PEG的长度和交联剂中间链段的长度都对凝胶的溶胀性能有显著的影响。

载苦参碱的魔芋葡甘聚糖多孔杂化水凝胶缓释胶囊的制备和体外释放评价

目的制备载苦参碱的魔芋葡甘聚糖多孔杂化水凝胶(KGM-SPHH)缓释胶囊,评价体外释药行为和释药机制。方法采用熔融法制备载苦参碱KGM-SPHH缓释胶囊。建立体外释放度测定方法,考察溶出方法、转速等条件对苦参碱释放行为的影响。评价KGM-SPHH缓释胶囊在不同释放介质中的释药情况。结果制备的载苦参碱KGM-SPHH缓释胶囊能够持续释放12 h,具有良好的缓释性能。结论 KGM-SPHH是良好的可用于胃肠道滞留给药系统的载体材料。