载金纳米棒温度刺激响应性杂化微凝胶的制备及在SERS基底中的应用

首先采用种子生长法合成了形状规整的金纳米棒(AuNRs),再采用3-丁烯酸对AuNRs表面进行改性,最后通过种子沉淀聚合法将聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)包覆在AuNRs表面,制备了以AuNR为核、交联的PNIPAM为壳层的核壳结构型温度刺激响应性杂化微凝胶。以此杂化微凝胶作为表面增强拉曼光谱(SERS)的基底,升高温度使杂化微凝胶发生体积相转变,能检测到以常规纳米金属材料为基底难以检测的1-萘酚(1-NOH)水溶液的SERS信号。并且,随着温度从5℃升高到55℃,1-NOH的SERS信号逐渐增强。这是由于杂化微凝胶发生温度变化刺激的体积相转变过程中,可捕捉水溶液中溶解的微量1-NOH,使其富集在杂化微凝胶内部。

智能纳米水凝胶的刺激响应性研究进展

智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、微反应器、催化剂载体等方面有良好的应用前景。结合本课题组近年来的研究成果,分别介绍了具有温度刺激响应性、pH刺激响应性、光刺激响应性、磁场刺激响应性、分子识别刺激响应性和多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展。另外,对这几种智能纳米水凝胶目前存在的问题和今后的发展方向提出了一些粗浅的看法。

基于互穿网络结构的pH/温度双重刺激响应性微凝胶的研究

室温下采用氧化-还原引发体系,以低交联密度的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶为种子,通过种子乳液聚合法合成由PNIPAM和聚丙烯酸(PAA)形成的具有互穿聚合物网络结构的微凝胶.傅立叶变换红外光谱分析结果表明微凝胶由PNIPAM和PAA两种聚合物组成,透射电镜表征结果证实微凝胶中PNIPAM和PAA两种聚合物形成了互穿网络结构.用动态激光光散射测试不同温度或pH值水介质中微凝胶的粒径,结果发现微凝胶具有良好的pH/温度双重刺激响应性.在水介质pH值大于5.5的情况下,PAA组分对微凝胶的体积相转变温度没有影响;而在水介质pH值为4.0的情况下,由于PAA与PNIPAM之间的氢键作用,微凝胶的体积相转变温度稍微降低.微凝胶中PAA组分含量越高,其pH刺激响应性越显著.

自交联法合成相转变温度范围窄的聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶微球

在不使用交联剂的情况下,采用无皂乳液聚合法合成自交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶微球。固体13C NMR分析结果表明,PNIPAM水凝胶微球中存在因链转移反应形成的自交联点。自交联PNIPAM水凝胶微球的相转变温度范围很窄,接近非连续体积相转变行为。合成过程中反应温度、反应时间、引发剂用量对微球粒径和溶胀比有比较明显的影响,这些因素对微球的相转变温度及其范围的影响均很小。

空心纳米水凝胶的葡萄糖和温度双重刺激响应性

采用两步胶体模板聚合法再引入苯硼酸基团和刻蚀模板,制备了一种具有温度和葡萄糖双重刺激响应性的新型智能空心纳米水凝胶,用傅立叶变换红外光谱、核磁共振、透射电镜和动态激光光散射等手段对其进行了表征。结果表明,空心纳米水凝胶由聚(N-异丙基丙烯酰胺)和聚(N-苯硼酸基丙烯酰胺)组成,具有互穿聚合物网络结构和内部为空腔的形态结构,并具有葡萄糖和温度双重刺激响应性。

pH值对N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸共聚形成微凝胶的影响

在PH值为4.0和7.0的水介质中分别采用乳液聚合法使N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸(MAA)共聚,合成了具有温度/PH双重刺激响应性的P(NIPAM-co-MAA)共聚微凝胶。傅立叶红外变换光谱、元素分析和电位滴定分析结果表明,在PH为4.0条件下合成的微凝胶中MAA单元含量偏高,微凝胶的粒径随着MAA用量的增加而增大,而PH为7.0时合成的微凝胶的粒径随着单体MAA用量的增加而减小。通过动态激光光散射测试P(NIPAM-co-MAA)微凝胶的动力学直径随介质温度或PH值的变化关系发现,PH为4.0条件下合成的微凝胶具有更明显的PH刺激响应性,其温度刺激响应性受介质PH值的影响较大,表明MAA单元有可能更均匀地分布于微凝胶聚合物网络中。