刺激响应型智能水凝胶的设计与合成

发布时间：2021-03-02 08:10

　　智能水凝胶具有在外部刺激下可改变其体积、凝胶状态或其他性质的能力,在药物递送、传感和组织工程中具有广泛的应用。基于动态建构化学,本论文采用动态可逆共价键和非共价键构建了两种智能水凝胶,并探索其在生物医学领域的应用。具体内容包括以下两部分:（1）构建了一种近红外光引发自愈合纳米复合水凝胶,并探索其作为药物载体材料的潜在应用。通过简单的冷冻/解冻方法制备基于聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol,PVA）和二硫化钼纳米片（MoS₂）的智能自愈合PVA-MoS₂复合水凝胶（简称PM水凝胶）。利用MoS₂纳米片优异的光热转换性能,PM水凝胶经近红外（NIR）光照射3 min,温度可快速升至46.6℃,引发聚乙烯醇链的移动与断裂界面处氢键的重组,实现快速自愈合的目的,其愈合效率高达91.8%。此外,还系统研究了PVA含量、ce-MoS₂纳米片含量和光照射时间对愈合性能的重要影响,结果表明:在PVA含量为25 wt%、MoS₂为0.05 wt%、光照时间为3 min时,PM水凝胶愈合... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基于动态建构化学理念的水凝胶的自愈合机理[18]

图 1.2 PA6ACA 水凝胶在不同 pH 值下其内部结构的变化[24]。.2 基于硼酸酯的自愈合水凝胶硼酸通常和含有1,2二醇或1,3二醇结构的物质反应形成具有五元环或六元环的硼酸。其结合力顺序依次为：顺-1,2 二醇 > 1,3 二醇 > 反-1,2 二醇[27]。由于硼酸酯键的体系中的 pH 值以及硼酸的 pKa有关，在一定条件下能够诱导键的形成和解离，具有性，因此被广泛地用于设计和合成自愈合水凝胶[28]。比如，Kiser 等人[29]分别在聚基甲基丙烯酰胺）（PHPMA）和聚（丙烯酸）（PAA）上修饰苯硼酸（PBA）和水杨（SHA）官能团，得到 PHPMA-PBA 和 PAA-SHA 聚合物。通过两者络合得到具有的自愈合水凝胶。如图 1.3 a 所示，苯硼酸酯在酸性条件下解离，在碱性中重新形成现自我修复的目的。随后，Messersmith 课题组[30]利用含邻苯二酚基团的四臂-聚乙EG）在碱性磷酸盐缓冲溶液中与苯硼酸（BDBA）反应成功制备了自愈合水凝胶。仪研究凝胶的弹性模量随振幅形变的变化，证明所制备的凝胶具有自愈合能力（图1.

利用含邻苯二酚基团的四臂-聚乙二醇（PEG）在碱性磷酸盐缓冲溶液中与苯硼酸（BDBA）反应成功制备了自愈合水凝胶。通过流变仪研究凝胶的弹性模量随振幅形变的变化，证明所制备的凝胶具有自愈合能力（图1.3 b）。类似地，Anderson 课题组[31]分别在四臂-聚乙二醇上修饰苯硼酸和邻二醇基团，然后两者混合在一起进行反应，得到具有自愈合性能的水凝胶。图 1.3（a）PBA-SHA 在不同 pH 值下的可逆形成[29]；（b）1,3-苯硼酸和含邻苯二酚 PEG 反应[30]。


本文编号：3058935