抗氧化硫辛酸温敏聚合物的制备及缓释研究

发布时间：2019-10-24 05:43

【摘要】：本文基于量子化学密度泛函理论(DFT),使用Gaussian 09软件B3LYP水平下对以硫辛酸(ALA)为模板分子,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为功能单体的分子印迹自组装体系进行模拟计算和理论分析,并以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,偶二氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,乙腈为溶剂,采用紫外(UV)和加热的引发方式,应用非共价印迹法本体聚合方式制备温敏硫辛酸印迹聚合物(ALA-MIPs),对ALA-MIPs的温敏特性、微观形貌、红外光谱和ALA的含量进行了表征,并对ALA-MIPs的吸附特性和释放过程进行探究,为开展基于温敏分子印迹聚合物的活性包装材料研究提供基础理论支撑。结果表明,理论计算得出ALA活性位点主要为羧基O原子和羟基H原子,而NIPAM活性位点主要为羰基的O原子和与N原子相连的H原子,且ALA-MIPs在预聚合中ALA分子与NIPAM分子自组装体系主要以氢键相互作用结合,当模板分子ALA与功能单体NIPAM比例为1:2时,ALA与NIPAM分子间可形成强氢键,此时复合物结合能量最大,为345.86068 kJ·mol-1。不同的引发方式对ALA-MIPs的温敏性有较大的影响,热引发聚合的ALA-MIPs因聚合内部形成聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)而具有温敏特性,其LCST为22.4℃,UV引发制备的ALA-MIPs温敏特性不明显。不同印迹比例对制备的ALA-MIPs的得率和ALA含量有较大影响,ALA与NIPAM的印迹比例为1:2时,ALA印迹量达到最大值14.443 mg/g,此时ALA-MIPs的得率为57.34%。洗脱模板分子后的ALA-MIPs扫描电镜(SEM)表征结果显示ALA-MIPs的微观形貌具有较多的三维空穴,相比非印迹聚合物(NIPs)具有较大的比表面积和孔体积。ALA、NIPAM和ALA-MIPs的红外光谱表征结果证明了制备的ALA-MIPs中ALA分子中的羧基与NIPAM中的二级酰胺基团的氢键作用。洗脱模板分子后的ALA-MIPs静态吸附结果显示,NIPs的吸附容量显著低于ALA-MIPs。此外,采用Scatchard作图法对NIPs和ALA-MIPs的静态吸附过程的拟合结果表明,NIPs中仅存在一类ALA结合位点,而ALA-MIPs中存在两类结合位点,其平衡解离常数分别为6.9697×10-5 mol/L和1.5585×10-5 mol/L,最大吸附量分别为12.145 mg/g和104.063 mg/g,并且与NIPs相比,ALA-MIPs对ALA具有较好的吸附选择性,ALA-MIPs对ALA、DHLA和PBA的印迹因子分别为2.017,1.207和1.119。ALA-MIPs对ALA的释放结果表明,在不同温度下ALA-MIPs对ALA的释放规律为温度双向限制释放,且在10~22℃范围内ALA-MIPs中ALA累积释放率与时间关系均可用一级动力学方程较好的拟合(相关系数分别为0.9653,0.9752,0.9595),这说明ALA-MIPs对ALA的释放符合一级动力学释放行为,即在10~22℃范围内ALA-MIPs释放模板分子ALA的行为属于缓释。
【图文】：

二聚体的说明，而相反地，分子动力学可以定性地评价发生在混合液中的交互作用，这种交互作用的频率可以通过混合物的时间帧和范围而给定，这些因素将给MIPs 在特定溶剂中与给定的功能单体的相互作用提供指导。据文献报道，，在非共价印迹过程中，如单体与单体之间的交互作用[57]、模板分子与模板分子之间的交互作用[58, 59]、功能单体造成的模板分子自聚作用[60, 61]以及模板分子与交联剂的作用[62]都会对合成 MIPs 识别性能造成重要影响。MIPs制备中预聚合过程的复杂性表明在模拟过程中需要更严格计算和排除模板分子与功能单体络合作用的误差，因此，分子动力学适合描述这样系统的变化，允许研究者在模拟系统中观察非共价竞争作用过程，如 Karlsson 等报道了模板分子丁哌卡因与功能单体甲基丙烯酸在以氯仿为溶剂中的相互作用的研究，模拟过程如图 1-3 所示。

于需要涉及统计学中的许多方法和概率分布对模型进行模拟，蒙特为统计处理法。在计算化学领域内的一个基于统计方法的领域通常量学，在化学计量学中，数学和统计学方法被应用到对实验数据分的实验参数和通过多元数据分析提取重要的信息，MIPs 的合成和IPs 的重新结合是一个可以应用化学计量技术解决的例子，涉及的功能单体，模板分子，交联剂，制孔剂和引发剂的种类和数量的不因素还包括不同成分之间的比例、聚合和重新结合的环境温度[65]。IPs 一直使用单变量的方法，而通过单变量优化的最佳参数有可能确的，近年来有一些报道已经将化学计量法应用到了 MIPs 的聚合数优化中，应用于分析 MIPs 系统的设计方法主要有部分因子设计、中心复合表面设计（CCF）和 Doehlert 设计方法[66]，应用于 M不同的实验设计如图 1-4 所示。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O631

【参考文献】

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本文编号：2552413