[发明专利]pH和温度敏感的有机－无机杂化微水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境敏感型的高分子材料领域，具体涉及一种具有pH和温度双重敏感性的有机-无机杂化微水凝胶及其制备方法。该微水凝胶可应用于药物可控缓释和传感器领域。

背景技术

胶体化学在人类日常生活中普遍存在，并且应用广泛，对胶体化学的研究具有重要的科学意义和实际意义。胶体化学的研究对象是胶体，它是一种高度分散的分散系统，通常指固体粒子分散在液体介质中，其中粒子尺寸(粒子半径)约为10^-9～10^-7米。

微水凝胶是胶体化学的重要分支，它集合了本体水凝胶和胶体颗粒的优势性能。众所周知，水凝胶是一种三维交联网络结构，不溶于水，但能在水中溶胀，具有强膨胀-收缩性，很好的生物相容性和对环境刺激的响应性能，因此在药物可控缓释、组织再生和生物传感器等方面有巨大的应用前景，但水凝胶无流动性；胶体颗粒具有尺寸小、尺寸可调控和在液体中分布均匀等特征。与本体水凝胶相比较，微水凝胶体系还具有胶体颗粒的特征，微水凝胶颗粒均匀分散于水溶液中，借助水的流动性可以被注射到任何所需的部位，因此微水凝胶体系在药物缓释的实际应用中有更大的优势。

一般微水凝胶是以N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸等水溶性双键化合物为聚合单体、N，N-二亚甲基丙烯酰胺为化学交联剂，采用乳液聚合法制得。根据所选单体的特性，制得的微水凝胶可以具有对温度、pH值和离子强度等环境响应特性。但目前微水凝胶的制备存在以下两点问题(1)微水凝胶纯化难。在微水凝胶的制备过程中可能产生线性分子或支化分子，通常是采用渗析法和离心法对其进行纯化，但由于微水凝胶的密度与水十分相近，因此纯化过程中需要长时间使用超高速离心机，从而显著增加了制备成本；另外许多体系使用了表面活性剂，表面活性剂会改变微水凝胶的某些物理性能，也需要除去，因此表面活性剂的存在加大了纯化的难度；(2)微水凝胶的微观结构和形貌不可控。在化学交联剂存在的情况下，由于化学交联剂的反应消耗速度要远快于单体反应速度，导致了微水凝胶内部交联程度不均匀。

中国专利CN1847273A公开了一种以N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸等为主单体，在化学交联剂存在下，引发聚合制备pH及温度双重敏感性纳米水凝胶的方法，其纳米水凝胶的粒径为30-200nm，但该制备方法还需要使用表面活性剂，造成纳米水凝胶的透析纯化时间长达2周。中国专利CN101037494A公开了一种以N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸等为主单体，在化学交联剂的存在下，采用特定滴加技术和无皂乳液聚合方法制备pH及温度双重敏感性微水凝胶，其微水凝胶的粒径为40-400nm，但制备过程中单体与化学交联剂同时反应，由于化学交联剂的反应消耗速度要远快于单体反应速度，导致了微水凝胶内部交联程度不均匀，从而影响了微水凝胶的微观结构和物理性能；同时其纯化过程长，需要透析1-3周或重复3-6次的高速离心并超声再分散。唐小真等人(高分子学报2005，2，197)公开报道了含功能性羟基的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-二缩三乙二醇单甲基丙烯酸酯)微水凝胶的制备及性能研究，其所得微水凝胶粒径为500-1300nm，然而其共单体二缩三乙二醇单甲基丙烯酸酯合成过程非常复杂，成本很高。上述专利或文献中所涉及的微水凝胶的制备方法中均是单体或/和共单体一起与化学交联剂在引发剂作用下同时发生反应，或者同时使用了表面活性剂，因而依然不能解决上述的两个难题，这大大阻碍了微水凝胶的工业化生产和实际应用。

发明内容

本发明提供了一种有机-无机杂化微水凝胶，具有pH和温度双重敏感性，适合在药物可控缓释和传感器等领域的应用。

本发明在不需要使用交联剂和表面活性剂，同时引入含无机硅的单体的情况下，还提供了上述pH和温度双重敏感的有机-无机杂化微水凝胶的制备方法，以解决现有技术存在的上述问题，从而实现简化工艺，可控生产。

一种pH和温度双重敏感的有机-无机杂化微水凝胶，由如式M1所示的N-烷基丙烯酰胺类单体、如式M2所示的双键化合物和如式M3所示的含硅烷氧基烷基丙烯酸酯类单体反应所得的三元共聚产物溶于水而成，所述的M1、M2、M3的质量百分比为M1：75-92％，M2：3-1 8％，M3：5-7％；

其中，R₁为氢原子，R₂为异丙基，或R₁为乙基，R₂为乙基；

R₃为氢原子，或者碳原子数为1～4的直链或支链烷基；