【毕业学位论文】多糖基半互穿网络水凝胶的制备及应用研究

目目目目录录录录1绪 论 子 水 凝 胶 分 类 及 研 究 现 状 11. 交 联 水 凝 胶 21. 交 联 水 凝 胶 究现状 51. 网 络 水 凝 胶 与 半 互 穿 网 络 水 凝 胶 法吸附染料 及其衍生物在染料吸附中的应用 题意义及研究内容 142 穿 网 络 水 凝 胶 的 制 备 及 性 能 研 究 材料及主要设备 体 的 合 成 穿 网 络 水 凝 胶 的 合 成 穿 网 络 水 凝 的 结 构 表 征 及 感 性 能 测 试 温度及 溶胀 胀测试 胶的流变性能测试 胶 的 药 物 释 放 性 能 测 试 穿 网 络 水 凝 胶 的 制 备 202. 胶 的 性 胶的温度敏感性 胶的流变性能 胶的药物释放性能 273G G G G 半 互 穿 网 络 水 凝 胶 的 制 备 及 性 能 研 究 材料及主要设备 穿网络水凝胶的制备 胶的结构表征 胶的溶胀性能测试 胶的流变性能测试 胶的药物释放性能研究 穿网络水凝胶的合成 胶的溶胀性能 胶的力学性能 胶的药物释放性能 384m/ 材料及主要设备 性 精 线 性 聚 合 物 （ 的 制 备 备 m / 精 聚合物及其大单体的表征 溶 液 的 配 制 和 不 同 溶 液 标 准 曲 线 的 绘 制 胶溶胀性能测试 胶对 染 料 的 吸附性能 测 试 染料水凝胶的脱吸附测试 m / 胶的溶胀性能 胶 对 附 性 能 染料水凝胶的脱吸附性能 61目目目目录录录录G G G G 半互穿网络水凝胶的制备及性能研究 材料及主要设备 胶溶胀性能测试 胶对染料的吸附性能测试 胶的溶胀性能 786结 论 79致 谢 80参 考 文 献 81附 录 871绪 论11绪论高分子水凝胶 （ 是一种以 水 做为 分散介质的高分子 凝胶 。 具体来说是具有 交联 结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团而形成能遇水 溶胀 的 交联聚合物 。 它是一种 高分子 网络体系 ， 性质柔软 ， 能保持一定的形状 并 能吸收大量的水份 。 凡是 水溶性 或 亲水性 的高分子，通过一定的 化学交联 或 物理交联 ，都可以形成高分子水凝胶。这些亲水性高分子按其来源可分为 天然 和 合成 两大类 。 天然的亲水性高分子包括 多糖 类（ 淀粉 、 纤维素 、 海藻酸 、 透明质酸 、 壳聚糖 等）和 多肽 类（ 胶原 、聚 聚 。 合成的亲水高分子包括 聚乙烯醇 、 聚 丙烯酸 及其 衍生物 类 （ 聚丙烯酸 、聚甲基丙烯酸、 聚丙烯酰胺 、聚 。 作为一种高吸水高保水 材料 ，水凝胶被广泛用于各个领域 ， 如 ： 干旱 地区的抗旱 ， 在化妆品中的面膜 、 退热贴 、 镇痛贴 、 农用薄膜 、 建筑 中的结露防止剂 、 调湿剂 、 石油化工 中的堵水调剂 ， 原油 或 成品油的 脱水 ，在 矿业 中的 抑尘剂 ， 食品 中的保鲜剂、 增稠剂 ， 医疗 中的 药物 载体 等等。0年 前 ， 化 学 家 ： “ 给 高 分 子 凝 胶 下 定 义 比 认 识 它 更 困 难 ” 。 通常 高 分 子 凝 胶 （ 是 由 聚 合 物 交 联 的 网 络 结 构 和 介 质 所 组 成的多元体系 。 交联网络结构能固定介质的位置提供凝胶所含有的固体成分 。 连接分子网络 的可以是共价键 ， 也 可以是其它弱键 ， 其中 包 括范德华力 （ 吸 引相邻分子 ） ， 疏 水作用 （ 连 接分子中疏水的部分 ） 和 氢键作用 （ 通 过氢原子相互连接 ） 。 高 分子凝胶的大分子主链或侧链上通常含有离子解离性 、 极性或疏水性基团 。 含有离子基团的高分子凝胶对环境的 温度 、 盐浓度 、 光和电场等变化能 够 产生 响应性 而 发生可逆的 且 不连续的体积溶胀的变化 1 这是一种环境的刺激响应性 。 高分子水凝胶 材料和 人们 的 生活紧密相关，如果胶、琼脂等天然材料， 日常食用的 果冻也是其中 的 一种。 严格 来说 ， 水凝胶是 通过 高分子链之间 的 化学键或物理作用力 而 形成的 三维网状结构的 溶胀体 ， 能保持大量水分而不溶解也不能熔融 ， 小分子物质能在其中渗透或扩散 。 自 首先在世界上合成了第一个交联型的医用聚甲基丙烯酸羟乙酯 （ 聚合物水凝胶以来，各类新型水凝胶在药物释放、组织工程等生物医用领域得到了广泛应用 8高分子水凝胶根据其形成 的 原理 ， 可分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶 。 化学交 联 水 凝 胶 是 通 常 在 化 学 交 联 剂 或 引 发 剂 作 用 下 经 过 化 学 反 应 以 化 学 键 交 联 而 形 成 的三 维网络聚合物，是不可逆的，它们可以是化学性质稳定的（不可降解水凝胶 ） ， 也可以 是通过酶解或水解作用等发生降解而最终溶解的（可降解水凝胶 ） 。 物理交联水凝胶1绪 论2则是通过分子链间的静电作用 、 氢键 、 疏水作用 、 结晶等相互作用力形成的 。 物理 交联水 凝胶 溶胶 可逆的 ， 可通过改变水凝胶所处的环境物理条件如温度 、 离子强度等 11凝胶结构遭到破坏，这种凝胶的形成过程中不涉及化学溶剂 、 化学交联剂及相关的化学反应。 高分子水凝胶 的 其他的分类方法13，根据高分子水凝胶 材料是否对外界环境 刺激 具有响应性 ， 而 将高分子水凝胶 材料 分为两类 ： 一是 “ 传统型 ” 水凝胶 ， 由于 体系不含环境刺激响应的组份 ， 所以这一 类 高分子 水凝胶对环境的变化不 是 特别敏感 ； 二是 “ 智能 ”高分子 水凝胶， 这一 类 高分子 水凝胶对环境 因素的 变化（包括温度、 、电场 、 离子强度和压力变化等 ） 引起的刺激作用 而 产生不同程度的响应 。 另一种分类方法是 根据所受环境刺激 种类 的不同 ， 这样敏感型 高分子水凝胶 材料 又可以分为温度敏感性水凝胶材 料 、 光 敏 感 性 水 凝 胶 材 料 、 性 水 凝 胶 材 料 、 磁 场 敏 感 性 水 凝 胶 材 料 和 电 场 敏感性水凝胶 材料 等很多种类 。 甚至某些高分子智能水凝胶同时对环境的几种刺激都有响应性，比如温度 这些 高分子水凝胶 材料常常 用于酶和细胞固定化、人造肌肉、药物控制释放、生物分离等领域。 所 述 ， 化 学 交 联 水 凝 胶 是 通 过 高 分 子 分 子 链 间 化 学 反 应 形 成 共 价 键 或 离 子 键交联后形成 聚合物 三维网络结构 ， 这种交联是不可逆的过程 。 化学交联水凝胶按照形成网络结构时的条件可分为以下 三 类 ： 交联剂交联水凝胶 、 光引发交联水凝胶和辐射交联水凝胶等类型。 （ 1） 交联剂交联 水凝胶交联剂交联水凝胶是通过选择合适的单体 和 交联剂 ， 然后将其通过注射引入体内 ，在 体温下原位交联 而 形成 的 水凝胶。张强等 14采用顺丁烯二酸酐 （ 对具有疏水空腔的 进行 了 化学改性 ， 合成得到 了 丁烯二酸单酯化 的 ， , 研究表明该水凝胶具有很好的温度和 育 等 15采用顺丁烯二酸酐 （ 对水溶性行具有包合作用的 树脂进行了改性 ， 合成出一种具有新型功能的大分子单体 。 通过这种大单体与 共聚反应合成温度及 果表明这种水凝胶在所研究的 量范围内 （ ， 表现出明显的温度及 并且其体积相变温度 （ 与它的组成及环境 2） 辐射交联水凝胶辐射交联方法 与传统的交联剂交联方法相比较有以下几个优点 ： 其一 ， 辐射交联时1绪 论3不加对 生物体 有危害的引发剂 等 化学试剂 ， 所有 不需要额外的纯化实验 ； 其二 ， 辐射交联 的 过程不 需要 加热 ， 而且还可精确 地对 交联密度 进行 控制 ； 其三 ， 在 大多数情况下交联和消毒可在一起完成 ； 其四 ， 可以 通过选择 适当 的辐射条件 （ 如 剂量率 、 连续或脉冲辐射 、 聚合物浓度 等 ） 来对 辐射交联水凝胶的产率 、 结构和特征 进行 控制 。 目前关于 辐射交联 方法制备高分子水凝胶的研究有很多16 19利用 电子束 与 射线 的 辐射在 世界上 首 次合成了具有温度敏感性的聚 基丙烯酰胺 （ 水 凝胶。 他们 的 研 究 表 明 辐 射 交 联 水 凝 胶 的 消 溶 胀 速 度 比 交 联 剂 交 联 的 方 法 形 成 水 凝 胶 要 快 100倍 ， 而且所制备的 溶胀过程是一个松弛过程 。 而 该水凝胶的 溶胀受到扩散 的 控制 ， 所以虽然 它们的消溶胀动力学完全不同 ， 但是 有相同平衡溶胀比的凝胶的水 溶胀动力学是可以相似的 。（ 3） 光引发聚合水凝胶光 引 发 聚 合 水 凝 胶 是 在 合 适 的 生 理 或 环 境 条 件 下 借 助 光 引 发 剂 在 可 见 光 或 紫 外 光的照射下 引发聚合可形成水凝胶 。 光聚合 交联的方法 与传统的聚合方法相比 较 有很多优点 ： 首先 ， 光聚合水凝胶对环境要求较低 而能够 在室温或生理条件下进行 。 其次 ， 光聚合的固化速度 很 快 ， 一般是从 不到一秒钟到几分钟 即可形成水凝胶 。 再次 ， 光聚合反应的 放热量 比较 少 。 温和 的 反应条件使得其不会对 生物体的 细胞和组织造成损伤 。 透皮光聚 合 的 技 术 是 通 过 导 管 把 配 制 好 的 水 凝 胶 水 溶 液 注 入 体 内 然 后 利 用 紫 外 光 可 见 光 引 发反应 ； 或者通过皮下注射水凝胶 水 溶液然后光透过皮肤照射形成水凝胶 。 现在人们已 开始 把 这种 技术用于软组织工程和药物载体 等方面应用 ， 使用这种方法的 优势在于 手术切口 非常 小 所有能够 大大减轻病人的痛苦 。 通过光聚合 制备水凝胶最大的优点在于可以使聚合物反应水溶液 很快 原位形成水凝胶，所 以 可用来制备可注射 的高分子 水凝胶。光聚合交联技术是本课题组制备水凝胶应用最多的方法之一 ， 我们制备了多种可光聚合的生物大分子单体交联剂 ， 比如环糊精线性聚合物 、 再 与 多 种 单 体 或 者 天 然 多 糖 形 成 互 传 网 络 水 凝 胶 （ 或 者 半 互 穿 网 络 水 凝 胶（ 。 生物 体内 的 光聚合 目前应用比较多的是 本体光聚合 的方法 ， 本体光聚合 是 先 把 光 引 发 剂 ， 比 如 匀 溶 解 在 水 凝 胶 反 应 溶 液 中 ， 然 后 用 合 适 的 波 长的 光源照射 反应溶液后形成 水凝胶 。 另一种是 界面光聚合 ， 是通过 在细胞或组织表面产生 一 层 小 于 100m 水 凝胶薄膜的方法 。 在 进行界面光聚合时先 将 光 引发剂 附 着 在 细胞等 表面 ， 然后和水凝胶反应溶液接触 ， 并 用适当波长的光源照射 反应溶液 ， 这样 在 细胞或组织表面与 溶液的界面就会形成 一层 水凝胶薄膜 。 由于 这种水凝胶 对营养物质输运的阻力较小 ， 所有 具有 包埋效率较高和细胞成活率 高的优点 。 因而 界面光聚合 技术 在动脉表面的水凝胶涂层以及血管内的药物 输送方面 都有 广泛的 应用 20。4物理交联 不涉及到 高分子分子链之间的 化学反应 。 分子链 之 间的交联仅仅通过分子间 的 相互作用力 （ 范德华力 、 疏水相互作用 、 氢键等 ） 而形成 。 物理交联是可注射水凝胶的凝胶形成过程。 物理交联研究的比较多的 是 环境控制 水凝胶和分子自组装水凝胶 。（ 1） 环境控制 水凝胶环境控制水凝胶是物理交联 水凝胶中一类非常重要和有趣的聚合物体系 。 有一种水凝胶 能够 在水中经过简单的相转变 (溶胶 而 形成水凝胶 ， 不需要 进行 任何 的 化学反应 所以 在体内应用时会更简单和更安全 。 环境条件的改变可以使 体系进行 这种 溶胶 转变 ， 这些能够促使这种转变的环境 因素有很多 ， 如 温度 、 磁场 、 离子强度 、 电场等 。 温度作为最易控制的一种因素之一 ， 所以 温度变化引起的相转变 最 适合于可注射体系的应用 。 体系 在 温度高于或者低于体温时是可流动的液体 ， 而 注入体内后在 体温时 自动 转 变为水凝胶 形态 。 人们对温 度敏感性的 水凝胶进行了大量研究 ， 这类体系 包 括 天 然 的 生 物 材 料 、 聚 基 丙 烯 酰 胺 （ 、 聚 （ 乙 二 醇 醇 醇 ） 、 聚 乙 二 醇 （ 等 及 不 同 制 备 方 法 得 到 生 物 相 容 性 的 壳 聚 糖 。 但 壳 聚 糖 由于 去 乙 酰 化 程 度 的 不 同 和 生 物 环 境 等 条 件 的 不 同 导 致 结 果 相 差 很 大 。 1首 次报道了用壳聚糖 （ 和多羟基磷酸盐的水溶液作为凝胶体系 。 发现 在老鼠背部 通过溶胶 呈豆状 的 水凝胶 。 蔡红等人采用 究了单体浓度 、辐射剂量等对接枝率和接枝效率的影响 ， 并用13究结果表明，用 枝的聚合物水凝胶具有明显的温度及 2在 的基础上 把 壳聚糖与多羟基磷酸盐 的 水 溶液体系注射到 老 鼠身上而研究了该体系的生物相容性并 考察 了其炎症效应 。 研究发现 甲壳素的去酰基化程度 越高而 好 。 为了延长低分子量亲水化合物的释放时间 ， 3在 壳 聚 糖 与 甘 油 磷 酸 酯 的 水 溶 液 体 系 中 加 入 了 脂 质 体 ， 他 们 同 时 还 研 究 了体系的粘弹 性能 和药物释放动力学 ， 结果表明 加入脂质体 越多 ， 水 凝胶 的凝胶 化速度 越快且水 凝胶的力学性能 越好 ， 所以脂质体的含量是控制 释放速度 的关键 ， 丙交酯 （ 乙交酯形成的嵌段共聚物 也可以用来制备这种温度敏感性的水凝胶 等。天然大分子中 ， 比较有应用前景的生物材料是甲壳素和壳聚糖 。 研究表明 这一类水凝胶 在体温环境 下具有 凝胶化 快且 可维持低分子量亲水化合物的释放 的特点 。 我们知道壳聚糖 是一种 阳离子 型 生物材料 ， 目前有很多研究人员在做相关的研究工作 。 它可以对某些基团离子形成静电作用而可以用作药物载体及吸附剂方面 ； 而 聚多羟基磷酸盐是种很好的生物相容性 的 试剂 。 该水凝胶在组织工程和药物载体中会有很好的应用前景。（ 2） 分子自组装水凝胶近年来 ， 对 嵌段共聚物的自组装及相分离 等方面的报道很多 。 在不同的环境 条件 下1绪 论5体系的 大分子链段可以自组装成 具有 纳米结构 （ 5的球、棒、立方等结构 。 他们的化学结构和组成稍微改变就会引起形貌和功能的变化 。 通过一系列方法可以控制自组 装 水 凝 胶 的 纳 米 结 构 并 使 其 成 为 高 度 有 序 的 结 构 而 与 精 细 的 生 物 大 分 子 和 天 然 分 子相似，而用于仿生材料 。例如 ， 等摩尔的 可 以 形 成 有 望 用 作 可 注 射 支 架 的 温 度 响 应 性 水 凝 胶24。 自 组 装 水 凝 胶 通 过 有 序 化 、 无 序 的 转 化 可 对 环 境 的 刺 激 做 出 快 速 的 响 应 而 制 备 仿 生 材 料 。 由 于 同 质多 晶 的 原 因 所 以 具 有 液 晶 结 构 的 水 凝 胶 会 对 不 同 的 环 境 刺 激 产 生 不 同 的 响 应 性 25。6 过两嵌段 的 聚 肽 嵌 段 两 亲化合物 而 自 组装形成了快速响应水凝胶支架材料 。 研究结果表明相对 低 的 分子量和窄的分子量分布 更 有利于聚合物链的快速组装和环境 刺激后的快速响应， 而 聚合物组分的分子组装决定水凝胶 溶胀等 行为。到环境温度变化刺激后能够 发生溶胀或收缩的水凝胶 。 当 水凝胶在水或水溶液中溶胀时随着 环境 温度 的 改变其体积发生不连续的 溶胀 ， 并且 在临界温度附近随温度的微小改 变水凝胶 体积 却 发生突跃性变化 。 这种溶胀的 变化幅度可达数倍 ， 甚至 至数十倍 。 这 种 现象称为 水 凝胶的体积相转变 ， 而这一临界 温度称为相转变温度 。 人 们 对 温 敏 凝 胶 的 研 究 始 于 聚 基 丙 烯 酰 胺 。 8等 于 1967年 首 次 观 察到了线型的 溶液具有低相转变温度的热敏现象 ， 1978年 9等则发现了 凝胶有热敏性。此后对 研究从理论上、特别是应用方面引起了人们的极大兴趣， 20世纪 90年代以来，这方面的研究报道越来越多。温敏性水凝胶可分为热胀温敏水凝胶和热缩温敏水凝胶两大类 。 热胀温敏水凝胶 是随着温度上升而水凝胶的溶胀比上升的一系列水凝胶 。 比 如存放一段时间后 的 聚丙烯酰胺 （ ， 在 42%的 丙 酮 水 溶 液 中 ， 随 着 温 度 的 升 高 在 25 附 近 溶 胀 比 发 生 很 大 变化 ， 溶胀比达到 1000%。 因为 随着存放时间的增长 使 交联网上的酰胺基部分水解为羧基导致了这种温度 敏感性 。 人们普遍认为 羧基 是引起水 凝胶的 温度 敏感性 的原因 。 0通过对 建立了 从理论上解释了热胀温敏水凝胶的温敏性 。 除了聚丙烯酰胺 （ 外 ， 甲基丙烯酸 （ 丙烯酸 （ 过 共价交联后形成的水凝胶也具有热胀敏感性。在 1984年 ， 研究表明 基丙烯酰胺（ 经轻微交联后形成的水凝胶在 较低的温度下具有更大的 溶胀 比而 在较高温度下收缩 ， 随着温度的上升 溶胀比急剧下降 ， 具有 这种 行为 水凝胶称为热缩性温敏水凝胶 31。 热缩温敏水凝胶大致可分为三类 ： （ 1） 非离子型热缩温敏水凝胶 ， 例如 ， 经 过 N, 绪 论6交联后的聚 ， 其 相转变温度为 33 ， 水凝胶在 高于 33时 收缩 而 低于 33 时 溶胀 ， 其聚合物中不存在离子 ； （ 2） 离子型热缩温敏水凝胶 ， 例如 ：轻交联的 丙烯酸钠共聚体 中 丙烯酸钠是阴离子单体 ， 它的加入量决定着水凝 胶 溶 胀 比 和 热 收 缩 敏 感 温 度 ， 经 研 究 表 明 随 着 阴 离 子 单 体 含 量 的 增 加 而 溶 胀 比 也 增加 ， 同时 热收缩温度 也 提高 ， 所以可以 通过 阴离子单体 的含量 来 控制 溶胀比和热收缩敏感温度 ； （ 3） 非交联型热缩温敏水凝胶 ， 这种类型一般是 一些水溶性高聚物 。 如 乙烯醇醋酸乙烯醋共聚体 、 聚 环氧乙烷、 的水溶液中， 随 着 温 度 的 升 高而 溶于水的聚合物会从水中析出来 32。类溶胀比 能 够 随 环境 凝胶 。 这一类水凝胶网络结构中一般 含有酸性 （ 或碱性 ） 基团 。能够 随着介质 的 改变 离子化程度 ，这些基团 能够在一定 生电离，导致网络内大分子链段间氢键的解离 而 引起 水凝胶 不连续的溶胀体积变化。 949年 最早合成了具有 水凝胶 ， 这种水凝胶是通过 聚甲基丙 烯 酸 制 得 的 。 这 种 水 凝 胶 在 高 的 溶 胀 比 能 达 到 100倍 ， 而 随 着 降 水凝 胶 会 逐 渐 收 缩 。 经 研 究 表 明 丙 烯 酸 类 或 者 甲 基 丙 烯 酸 类 的 聚 合 物 33 高 值 的 条件 下 离 子 化 ， 而 水 凝 胶 有 高 的 溶 胀 。 相 反 聚 合 （ 甲 基 丙 烯 酸 二 乙 氨 基 乙 酯 ）（ 在 低 离 子 化 ， 所 有 在 低 更 大 溶 胀 。 用 丙 烯酰胺 （ ） 制备了水 凝胶 并测试其陈化后的 溶胀比时也发现了 该水凝胶具有 由 于 在 碱 性 条 件 下 水 凝 胶 内 的 酰 胺 基 会 部 分 水 解 为 而 羧 基 的 离 解 度 是 受响的而 导致 在不同 胀比 有 差异 。 水性的阳离子聚胺共聚物 合成了水 凝胶中 并让其 释放咖啡因， 随着 降低聚合物中的氨基 逐渐 离子化 ， 所以 导致凝胶膨胀 而能向环境 释放咖啡因 。 6等 人用 聚羟乙基甲基丙烯酸酯 苯 乙 烯 共 聚 物 合 成 了 胶 ， 并 用 其 做 了 释 放 茶 碱 和 抗 惊 厥 药 氨 甲 苯 唑 的 研究 。 结果表明 随着 水凝胶结构中的 羧基离子化的增加 而 药物释放速度 也 加快，当 时 出现 零级释药 。 此外氨基酸也可用来制备 水凝胶 ， 比 如 ： 由亲水的谷氨酰胺和疏水的亮氨酸 制备的 响应型聚多肽水凝胶。随着 凝胶发生显著 溶胀 体积变化 主要原理 取决于其骨架上的基团，若水凝胶 结构中 含弱酸 性的 基团， 则溶胀比 将随 着 增大；若水凝胶 结构中 含弱碱 性 的 基 团 则 相 反 ， 溶 胀 比 将 随 着 而 下 降 。 因 此 根 据 性 基 团 种 类 的 不同，可 将 为 以下 三类 ：（ 1） 阴离子型 羧基 一般 是这一类水凝胶 的可离子化基团 ， 羧基为弱酸在碱性条件下能够离子化成 使网络结构的氢键离解而使水凝胶的溶胀变大 。所以这一类水凝胶在碱性条件下具有更大的溶胀比。1绪 论7（ 2） 阳离子 型 胺基 一般是这一类水凝胶 的可离子化基团 ， 比 如 N,基 /乙 基氨乙基甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡啶 /丙 烯酰胺， 氨 基在酸性条件下能够离子 化 成 使 网 络 结 构 中 氢 键 破 坏 而 使 水 凝 胶 具 有 更 大 的 溶 胀 比 。 所 以 这 一 类 水 凝胶在酸性条件溶胀比更大。 （ 3） 两 性 水 凝 胶 ， 顾 名 思 义 就 是 水 凝 胶 结 构 中 同 时 含 有 酸 性 和 碱 性 两 种基团， 比如有人用 苯磺酸钠和甲基丙烯酸胺丙基三甲基氯化胺 通过 共聚得到的 凝胶，高分子网络上 有 两种基团 可以 离子化， 一是 羧基在高 的 子化， 二是氨基在低 子化， 由以上两种水凝胶的溶胀机理可知，这种 两性水凝胶 能在 高 或者 低的 处 均 有 较 大 的 溶 胀 比 而 在 中 间 胀 比 较 小 。 但 是 与 前 面 两 种 水 凝 胶 不 同 的是 它 在 所 有 均 存 在 溶 胀 而 存 在 最 低 ， 而 且 它 对 离 子 强 度 的 变 化 更 具 有敏感 性 36。对 于 水 凝 胶 ， 当 介 质 的 变 化 时 ， 凝 胶 的 溶 胀 率 发 生 相 应 的 突 变 ，利用这种性质可以方便地调节和控制凝胶内药物的扩散和释放速率 。 这类聚合物水凝胶也可作为载体 ， 保护蛋白和多肽类药物 ， 并且使这类药物在条件适当位置释放 ， 从而实现药物靶向释放。由 于 胃 酸 的 性 ， 所 以 用 阴 离 子 型 水 凝 胶 载 药 可 防 止 多 肽 和 蛋 白 类药物在胃酸中降解； 而肠液中的 有这种水凝胶 在结肠中能 够有很大的 膨胀 ， 并具有一定的生物黏性 ， 有利于药物的释放与吸收 ； 这种水凝胶 能 够 络合 而抑 制 胰 蛋 白 酶 的 水 解 作 用 并 打 开 结 肠 的 连 接 ， 这 些 作 用 都 有 利 于 促 进 载 体 的 透 膜 吸 收等 ， 这类水凝胶被广泛地用于多肽和蛋白类药物的口服或结肠靶向给药研究中 。 合 成 了 阴 离 子 水 凝 胶 并 以 该 水 凝 胶 模 拟 了 胰 岛 素 的体 外 控 释 ， 研 究 结 果 表 明 在 模 拟 胃 液 （ 中 没 有 胰 岛 素 释 放 ， 而 在 模 拟 小 肠 液（ 中 能 够 缓 慢 地 释 放 ； 在 进 一 步 的 对 患 有 糖 尿 病 的 白 鼠 口 服 给 药 实 验 结 果 表 明在 四小时 内能 够 有效地控制 实验体的 血糖水平 。 用 凝胶 模拟 鲑鱼降钙素 的药物释放 ， 通过模拟口服给药 的研究 结果发现水凝胶 能够七小时稳定地释放药物 ， 而药物 完全释放 则 需要 三天 左右 的 时间 。 而 人 用 以上合成 的 P( 拟 了体外胰岛素口服释药 实验 ， 实验结果 发现 这两种水凝胶 对胰岛素的包裹率都在 90%以上 并 在 酸性条件下 良好的保护作用。 相反，对于阳离子型 性条件下溶胀 所有可以应用于胃吸收的给药系统中 ， 而不 应用 于 肠 道吸收的 药 物的 给药系统 。 这种给药系统一般是在 酸性条件下溶胀较快的阳离子 人 通 过 甲 基 丙 烯 酸 羟 乙 酯 （ 、 甲 基 丙 烯 酸 二 甲 氨 基 乙 酯 （ 、 甲 基 丙烯酸 三甲氧基，甲硅烷基 ） 正丙酯 （ 和 四甘醇二丙烯酸酯 （ 四种1绪 论8单体 按照 一定 的 比例合成 的 一种 以胰岛素和鱼精蛋白为 模拟药物 在体外作了载药和 给 药 的研究 ， 研究结果 发现在 范围内随着 释 药 速 度 明 显 加 快 ， 其 释 放 过 程 符 合 经 典 的 方 程 。 而 由 于 鱼 精 蛋 白 的 等 电点 （ 明显 高于胰岛素 的等电点 （ ， 所有鱼精蛋白 在酸性溶液中更 容易 质子化 导致 随 着 得 更快。近年来 ， 很多研究者都在 研究单刺激响应 的 水凝胶 ， 但是日趋繁多的特殊应用要求一种水凝胶具有多种刺激响应性 。 特别是在 生物应用领域中 常常有多个生理 条件需要控制 ， 因此 具有多重 刺激 响应性的 药物释放给药系统的研究更具 应用 优势 。 生理环境因素主要有温度、 子强度等。所有多重响应性的 敏感型水凝胶主要有 ： 度 双重敏感水凝胶、 /离子 双重 敏感水凝胶 及 温度 /离子双重 敏感水凝胶等几种37。 人们希望获得能够同时对两种或两种以上外界刺激 产 生 响 应 性 的 水 凝 胶 ， 多 重 敏 感 的 水 凝 胶 作 为 一 种 新 型 的 高 分 子 材 料 正 日 益 受 到 关注。而 常见的因素并容易控制的是 温度和 这也是 是生理、生化系统中两个重要因 素 。 所 以 温 度 和 重 敏 感 的 水 凝 胶 越 来 越 受 到 关 注 。 温 度 / 水 凝 胶 是 一种含有对温度敏感和对 备此种凝胶的原料（ 单体或聚合物 ） 通常为两种或两种以上 ， 其中一种单体或聚合物在制成的水凝胶中对温度有响应，而另一种单体或聚合物在制成的水凝胶中对 就是制备温度及 了 使 温 敏 水 凝 胶 或 者 温 敏 材 料 具 备 特 性 ， 需 要 使 用 含 有 阴 离 子 基 团性单体，或含有阳离子基团 碱性单 体 ， 如 丙 烯 酸 （ ， 甲 基 丙 稀 酸 氨 基 乙 酯 （ 等 来 制 备 。 合 成 的 方 法 有 共聚改性、共混改性、接枝改性和互穿改性等等。 由于水凝胶对温度 、 电场等刺激具有响应特性 ， 所以水凝胶的结构特点和表征是进一步了解水凝胶的关键 。 水凝胶含有复杂的三维网络结构 ， 其中还包含有大量不同状态的水分子 ， 而且水凝胶的表面常常具有一定的薪性 ， 暴露在空气中时凝胶网络内水分易挥发等问题使其表征较一般的高分子材料更为困难 。 溶胀度的测试是表征水凝胶性能最为直观的手段 ， 通常用量体积法或称重法测定溶胀前后水凝胶的体积变化 。 它较为直观地反映出水凝胶的溶胀性质 、 保水性质 、 温度及 示差扫描量热分析方法 （ 常用于表征水凝胶的结晶结构 37、 测试水凝胶均聚物和共聚物的转化温度以及共聚物组成变化对几的影响，也可用于研究 双重敏感 水凝胶中 吸水率 和 影响 38。 可以通过 力学拉伸实验 来 测试水凝胶的力学性能 ， 如 ： 拉伸强度 、 断裂伸长率和弹性模量 。动态力学分析如 ： E） 和损耗模量 （ E）39。 分子光谱是表征聚合物化学和物理特性最常用的物理方法之一 。 傅立叶 红外光谱 （ 、1绪 论9氢 核磁共振 测试 （ 1、紫外可见 分光分析 （ 可 来 表征干态 水 凝胶的结构 、表征水凝胶中的亲水基团 ， 以及亲水基团的差异和数量对水凝胶吸水能力的影响 。 通过一 些 特 征 基 团 峰 值 的 偏 移 以 及 紫 外 吸 收 值 的 大 小 变 化 来 确 定 水 凝 胶 中 各 种 网 络 结 构 中分子链 之间 是否有新的作用力形成40。近几年 ， 很多 研究者 应用 各种热力学理论 来对 水凝胶的各种敏感性进行了 详细的研究 ， 出的平均场理论是其中与实验现象符合较好的 。 水凝胶的敏感性行为 被他们用 该理论从热力学角