毕业论文《胶原多肽聚丙烯酸物理水凝胶的合成与表征》(2)

comparison, bibulous gel of brine response sex, the result indicates that it has better the ability in swimming, grafting rate is higher, bibulous rate faster. In order to test the products, this article through the Fourier infrared spectrometer, analyzes its structure. IR analysis shows that, for a uniformity polymer, not simple addition and. Water gel has certain biodegradation, belongs to the environment friendly materials.

Keywords: collagen peptide/polyacrylic acid water gel; Synthesis and

characterized; The water

精品

第一章 绪论

1．1水凝胶的基本性质

水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。

图1-1水凝胶网络示意图

水凝胶有各种分类方法,根据水凝胶网络键合的不同,可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的,这种凝胶是非永久性的,通过加热凝胶可转变为溶液,所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态,如k2型角叉菜胶、琼脂[1]等在合成聚合物中,聚乙烯醇(PVA)是一典型的例子,经过冰冻-融化处理,可得到在60℃以下稳定的水凝胶[2]。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物,是永久性的,又称为真凝胶。

据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感，而环境敏感的水凝胶是指自身能感知外界环境(如激光、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激，并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化，利用这种

精品

刺激响应特性可将其用做传感器、控释开关等，这是1985年以来研究者最感兴趣的课题之一。

根据水凝胶大小形状的不同,有宏观凝胶与微观凝胶(微球)之分,根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等,目前合成的微球有微米级及纳米级之分。

根据合成材料的不同,水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。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L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等）。合成的亲水高分子包括聚乙烯、醇、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N-聚代丙烯酰胺等）。

天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格,因而正在引起越来越多学者的重视。但是天然高分子材料稳定性较差,易降解,近几年不少学者开始了天然高分子与合成高分子共混合成水凝胶的研究工作,这将是今后的一大重要课题。

1.1.1胶原多肽水凝胶概述

胶原多肽亦称水解明胶，是胶原或明胶经蛋白酶等降解处理后的多肽混合物，其分子量在500-20000Da之间，蛋白含量达90%以上,水溶性强,粘度低，氨基酸组成与明胶基本相同，人体消化吸收率为100% 。研究表明，胶原多肽具有提高骨骼强度、抗高血压、保护胃粘膜、抗衰老和美容护肤等生理功能，可广泛应用于功能食品、医药、化妆品等领域。目前，胶原多肽的合成方法主要有酸法、碱法、高温热解法和酶法。碱水解使蛋白中含羟基和巯基的氨基酸全被破坏，使氨基酸大多消旋，没有生物价值；酸水解法对设备腐蚀严重，同时高温下使色氨酸彻底破坏；高温热解法的产品含盐量低，但耗时长，产品分子量分布不均且不易控制，不适合生产高品质的胶原多肽。与前三种方法相比，酶法水解反应温和，氨基酸破坏小，安全可靠，易控制，无污染。本文以明胶为原料，采用正交实验方法确定胶原多肽合成的最佳工艺条件，并对胶原多肽结构进行表征，为明胶进一步开发利用提供理论依据。

1.1.2聚丙烯酸水凝胶概述

聚丙烯酸水凝胶为含有大量不能自由移动羧基的立体网状大分子。 当溶液的PH值不同时, 这些羧基的离解浓度不同, 使网络间静电排斥作用不同; 胶内外的离子浓度差不同, 从而因浓差引起的渗透压不同。 由于上述两种原因, 使聚丙烯酸水凝胶在不同pH值溶液中, 呈现不同程度的收缩或溶胀状态。

精品

1.2水凝胶的分类 1.2.1智能水凝胶

智能型水凝胶是一种可以进行传感、处理并且具有执行功能的高分子材料，作为一种新型的智能材料，在诸多领域有着重要的用途。根据对外界环境条件的刺激表现出不同的响应情况可以分为：温度敏感性的水凝胶高分子材料、对于pH 敏感性的水凝胶高分子材料、对光敏感的水凝胶高分子材料、 对压力敏感的水凝胶高分子材料、对于生物分子敏感的水凝胶高分子材料、对于电场敏感的水凝胶高分子材料等。

1.2.1.1温度敏感性水凝胶

这一类水凝胶高分子材料的溶胀与收缩性，对于温度的 变化具有非常高的敏感度，具体表现为在较低温度下溶胀度较高，在相对较高温度下溶胀度比较低。该凝胶具有最低临界共溶温度(LCST)，即溶胀度的变化和温度的变化并不是线性的，在某一温度下水凝胶的体积表现为突然的收缩和膨胀。聚(N，N’-二甲基丙烯酰胺-共-丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸丁酯)与聚丙烯酸的互穿网络凝胶，具有高温下溶胀，低温下收缩的特点。采用不同粒径的硅胶颗粒从而合成的多孔PNIPA水凝胶高分子材料，并且测定了不同的温度下达到溶胀平衡时，水凝胶高分子材料的去溶胀的具体作用机理，以及收缩凝胶的再溶胀作用。实验结果显示出，和无孔凝胶相比，多孔凝胶高分子材料的溶胀性能有了很大的提高，这主要是因为孔结构的存在使得水凝胶高分子材料的响应速率，尤其是溶胀性能速率有了大幅度的提高等 在合成水凝胶过程中，采用BIS作为交联剂，通过两步聚合反应法得到了和传统水凝胶材料相比有更好的溶胀和去溶胀作用的对于温度敏感的冷冻凝胶P(NIPA／AA)。许多科研工作的结果都表明，如果水凝胶的溶胀比随温度的升高而增加，随着温度的降低而降低，则水凝胶表现为热胀性。这种特性对于水凝胶高分子材料在各方面的应用，特别是在药物的可控性释放方面的应用具有非常重要意义。

1.2.1.2pH敏感性水凝胶

水凝胶高分子材料对于pH的敏感性是指其溶胀或消溶胀作用是随着pH值的不同而进行变化。水凝胶高分子材料对于pH的敏感性最早是由Tanaka等在测定丙烯酰胺进行陈化后的溶胀率时首先发现的。pH响应水凝胶高分子材料一般是含有-CO0-、-OPO、-NH、-SO 等阴阳离子基团。pH敏感性水凝胶中含酸、碱性基团，溶胀、收缩、渗透压随pH、离子强度变化，可实现靶向释药。对于pH具有敏感性的甲基丙烯酸共聚物的水凝胶高分子材料进行了研究合成，并且对氢溴酸右美沙芬和维生素在水凝胶中的扩散行为进行了大量研究，结果表明，该水凝

精品

胶高分子材料可以控制药物在相对较低的pH值下的介质中基本不会进行释放，而在中性或者是碱性的介质中，药物可以以较快的速率进行释放。Shi等一一采用辐照的方法合成了一类不同的壳聚糖／丙烯酸共聚水凝胶高分子材料，该水凝胶在较低的pH值和较高的pH值下都具备良好的溶胀性能，而在pH值不高不低时溶胀性比较低。对pH敏感的聚-乙烯吡啶(PVP)微凝胶粒子，当pH值低于4.5时，吡啶基团质子化，微凝胶网络呈正电性，引起微凝胶网络的扩张，适合于作控制药物的控释载体。

1.2.1.3光敏感性水凝胶

水凝胶高分子材料的光敏感性是指水凝胶在受到光照的刺激下而发生的一种体积相互转变的现象。光敏材料的响应性机理主要有3种：(1)是对于热敏感的材料中的含有特殊感光的分子，能够将光能转化为热能，从而使材料内局部温度发生改变，当凝胶内部的温度达到热敏性材料的相转变温度时，凝胶产生光敏感；(2)是利用光敏感的分子遇到光照分解产生的离子化从而实现光敏感；(3)是在水凝胶高分子材料中加入了发色基团，在光照下，这些发色团的物理化学性质发生了变化，从而导致具有发色团的聚合物链的空间或者几何构型发生变化，从而导致聚合物的性能也发生了变化。Suzuki[3]和Tanak[4]等 在PNIPAAm水凝胶高分子材料中引入叶绿素的分子结构，光照时叶绿素吸收光使水凝胶的微环境温度进行升高，凝胶从而收缩。反之，凝胶发生溶胀。

1.2.1.4压力敏感性凝胶

水凝胶高分子材料的压力敏感性能最早是由Marchet—ti[5]通过理论性计算得出来的，计算结果表明，凝胶在低压下出现塌陷，在高压下出现膨胀。钟兴等研究了压力对聚N-正丙基丙烯酞胺(PNIPA)、聚N，N-二乙基丙烯酞胺(PNDEA)及PNIPAAm这3种温敏性凝胶高分子材料溶胀性的影响，实验结果显示，这3种凝胶的压敏性是其相转变温度随压力改变的结果，对于压力有不同的响应。他们认为3种凝胶能表现出明显的对于压力的敏感性，这主要是因为它们还具有温敏性；同时还由于其相转变温度随压力而有所升高，于是，当温度不发生改变时，如果常压下处于收缩状态下的凝胶是因为压力的增加而使凝胶材料所处温度低于相转变的温度的话，凝胶将会发生大幅度的溶胀。

1.2.2磁性水凝胶

磁性聚合物微球是指通过一定的合成方法使得有机的高分子化合物与无机磁性粒子结合从而形成具有一定的磁性以及特殊结构的复合微球。结构通常有3类：(1)核壳式，即内核为磁性材料，壳为聚合物材料的结构；(2)反核壳式，即内核为聚合物高分子材料，外壳是磁性材料构成的；(3)三明治式，即内层以及外层都为聚合物高分子材料构成，中间的夹层为磁性材料的结构。合成了表面含

精品

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库毕业论文《胶原多肽聚丙烯酸物理水凝胶的合成与表征》(2)在线全文阅读。