基于螺吡喃修饰的光响应荧光水凝胶的制备与性能研究

发布时间：2021-01-23 12:22

　　荧光水凝胶同时具有传统水凝胶和荧光材料的优良特点,被广泛应用于药物释放、生物传感器、组织工程等领域。螺吡喃是一类对UV/Vis可逆光响应的荧光染料,能够在开环体部花青素（MC）和闭环体螺吡喃（SP）之间发生可逆光异构化反应。螺吡喃两种光异构体MC与SP在物理化学性质如极性、荧光特性等方面存在较大的差异。聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）具有良好的生物相容性,和一定的温度响应性。基于螺吡喃独特的光致变色性和PNIPAAm的温度响应性,本论文合成了含双键螺吡喃SPMA单体和水溶性螺吡喃衍生物α-CD-SP-DA,并以PNIPAAm为水凝胶主体材料,通过蓝光交联和自由基聚合两种方法制备了一系列光响应型荧光水凝胶。系统考察了水凝胶的光致变色性、光控荧光性、抗疲劳性等。本论文的主要研究内容如下:第一章概述了刺激响应型水凝胶和荧光水凝胶的研究背景及发展现状,重点阐述了光响应、温度响应型水凝胶和荧光水凝胶的制备及在生物医用领域中的应用。第二章合成了 SPMA单体,与N-异丙基丙烯酰胺在水与二恶烷混合溶剂中,通过蓝光交联制备了光响应荧光水凝胶。系统考察了螺吡喃单体与金属离子的相互作用,以及水凝胶的... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１．水凝胶在各领域中的应用??近年来，基于水凝胶体系的生物传感器的研究热度日益增加，已被用来检测??－

胶表面整体疏水性增强，细胞在凝胶表面黏附。此外，丙烯酰胺和二氨基三嗪之??间的强氢键作用使得水凝胶具有优良的机械强度，二氨基三嗪可以通过氢键靶向??结合ＤＮＡ，用于基因传递（图１－２?（Ｃ））。除了发生光环化异构化反应，另有一??些分子可以发生光顺反异构化反应，如偶氮苯和二苯基乙烯。如图１－２?（Ｂ）所示，??偶氮苯是一类芳香化合物，其两个苯基通过偶氮键相连。在紫外光辐射下，偶氮??苯由顺式结构Ｃ／５■型转化为反式结构７ｈｗｗ型，其中Ｔｒａｍ■型一型可通过可见??光照射或者加热完成。Ｃｋ型是偶氮苯的亚稳态构型，与热力学稳定的Ｔｍ／ｗ型??相比，其极性和空间位阻较大［６４］。偶氮苯修饰的水凝胶，不仅可以通过光调控??自身的亲疏水性，还可以调节偶氮苯与其他分子的相互作用。例如，Ｔａｋａｓｈｉｍａ??等人［６５］通过自由基聚合反应，在聚丙烯酰胺高分子链侧链上分别引入偶氮苯和??Ｐ－ＣＤ。由于ｒｒａ？５－型偶氮苯和ｆＣＤ的结合常数比Ｏｓ－型偶氮苯与片ＣＤ．的结合??常数要大

、八?ＭＭＭｉｌａＨ?、一１?１??图１－２．光异构化反应的原理（Ａ）螺吡喃（Ｂ）偶氮苯（Ｃ）光响应水凝胶调节细胞脱附与黏??附（Ｄ）偶氮苯自组装凝胶化过程??能发生光二聚反应的分子有蒽［７０］、香豆素［７１］、胸腺嘧啶［７２］和二苯基戊二??烯酮［７３］等。在一定波长光照下，它们可发生二聚反应作为交联点，进而形成水??凝胶；也可以在一定波长光照下，它们发生二聚体分解作用，导致水凝胶降解。??通过光二聚反应形成水凝胶，不仅可以避免使用有毒的催化剂，还可以实时可逆??地调控水凝胶的凝胶化时间和机械强度。利用上述光敏分子和生物相容性好的高??分子，发生交联反应形成的光响应水凝胶，在自修复、光控药物释放等领域都有??良好的应用前景。例如，Ｔｒｕｏｎｇ等人［７４］在聚乙二醇（ＰＥＧ）高分子链上引入蒽，??并结合明胶，在对生物体无害的可见光下作用下，发生光二聚反应而得到水凝胶。??实验结果表明，在低强度的可见光（４００－５００?ｎｍ）的辐射下，可以快速引发蒽的光??二聚反应


本文编号：2995201