[发明专利]一种温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米水凝胶及其制备领域，特别涉及一种温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种介于液体和固体之间的能显著地溶胀于水并保持大量水分但不溶解于水的亲水聚合物，作为一类“软材料”在自然界中广泛存在。智能型水凝胶能随着外界刺激的变化而做出柔和的物理或化学响应，当前颇受关注，在医学、药学、生命科学、电子与机械元件等领域都有良好的应用前景。温度响应性水凝胶是应用最为广泛、研究者最感兴趣的一类智能水凝胶，它是可随温度的变化而发生可逆性收缩-膨胀的水凝胶。其中最典型的是聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA）水凝胶，其体积相转变温度（VPTT）为32℃，较为接近人体体温。使得它在药物的控制释放，酶的固定化、物料分离和生物医用材料等领域应用广泛。

N,N-二乙基丙烯酰胺（DEA）与NIPA结构类似，都能生成温度响应性的均聚物，其聚合物的VPTT在30℃附近。与NIPA相比，DEA的酰胺基团上没有剩余质子，使得DEA只能作为质子受体形成分子间氢键，而不能作为质子供体形成分子内氢键。正是其与NIPA结构上的这种差别，使得PDEA水凝胶的相转变过程相对比较舒缓，因此有相对较好的生物相容性，更适合于应用到生命科学中。近些年也受到了研究者的青睐，例如Wu等用激光光散射研究了DEA共聚物中共聚单体对其形成介观微球相的影响（Siu M,Liu H,Zhu XX,Wu C.Macromolecules.2003;36:2103.）；Zhu等就DEA/HEMA中HEMA的引入对其温度响应性的增强进行了研究（Colonne M,Chen Y,Wu S,Freiberg S,Giasson S,Zhu XX.Bioconjugate Chem.2007;18:999.）；Barron等认为DMA/DEA无规共聚物的VPTT随着亲水性单体DMA的增加而提高（Buchholz BA,Doherty EA,Albarghouthi MN,Bogdan FM,Zahn JM,Barron AE.Anal.Chem.2001;73:157.[PubMed:11199960]）。但是，这些研究基本都局限于是基于DEA的共聚线性高分子，而基于DEA的共聚高分子微球的合成及性能研究很少。Lu等合成了高含量DMA的DEA/DMA共聚微球（Lu X,Sun M,Barron A,J Colloid Interface Sci.2011,357,345-353），但其微球的尺寸分散性较宽，限制了其纳米凝胶在应用领域的拓展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶及其制备方法，该发明采用的方法工艺简单、绿色环保，在低引发剂用量下引入了高含量的亲水性单体DMA，合成了高含量亲水性单体的共聚物纳米水凝胶。具有纳米凝胶微球粒径逐渐增大，体积相转变温度逐渐升高，相转变温度范围越来越宽的特点。

亲水性单体DMA的加入提高了水凝胶的稳定性和共聚物的体积相转变温度。

本发明的一种温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶，所述共聚物纳米水凝胶聚（N,N-二乙基丙烯酰胺-co-N,N-二甲基丙烯酰胺）即P(DEA-co-DMA)；包括重复单元A和重复单元B，其中A的结构为B的结构为

本发明的一种温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶的制备方法，包括：

将单体A、单体B、交联剂和乳化剂溶于去离子水中，在氮气氛围中，在20-25℃条件下，搅拌80-120min，然后升温至65-80℃，保温30-50min，然后加入引发剂，继续反应0.5-4h，透析，即得温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶；其中单体A为N,N-二乙基丙烯酰胺；单体B为N,N-二甲基丙烯酰胺；单体A和单体B的质量比为1:0.1～1，单体A占反应原料总重量的0.5～0.9%。

所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；交联剂为单体质量总和的1%-15%。

所述乳化剂为十二烷基硫酸钠；乳化剂为单体质量总和的1%-7%。

所述引发剂为过硫酸铵；引发剂为单体质量总和的0.1%-3%。

所述透析为采用去离子水浸泡3-7天，每天换一次水；所用透析袋的截留分子量为8000-14000。

所述温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶，浓缩，20～30℃下静置2～3hr，得到胶体晶体。

所述浓缩为在45-50℃浓缩，浓缩浓度至2%-8%，w/w。

所述温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶，浓缩，室温静置，会显出引人注目的色彩。