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pH和温度响应的纳米复合水凝胶的制备及其性能研究

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 聚合物/纳米复合材料的研究概述

1.2.1 纳米复合材料

1.2.2 聚合物/纳米复合材料

1.3纳米复合水凝胶的研究概述

1.3.1 水凝胶

1.3.2纳米复合水凝胶的概述

1.3.3 几种常见的聚合物纳米复合水凝胶

1.4 刺激响应性纳米复合水凝胶药物控释系统

1.4.1 pH响应性纳米复合水凝胶药物控释系统

1.4.2 温度响应性纳米复合水凝胶药物控释系统

1.4.3 其他响应性纳米复合水凝胶药物控释系统

1.4.4 多重响应性纳米复合水凝胶药物控释系统

1.5 本课题的内容及意义

第2章 双重刺激响应性聚合物/纳米复合水凝胶载药体系的研究

2.1引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂与仪器

2.2.2 SiO2@MPS纳米微球的制备

2.2.3 SiO2@MPS(NIPAM-co-MAA)纳米微球的制备

2.2.4 空心结构纳米聚合物胶囊P(NIPAM-co-MAA)的制备

2.2.5 盐酸阿霉素的装载

2.2.6 载药聚合物/纳米复合水凝胶的制备

2.2.7 药物控释体系研究

2.2.8 纳米粒子表面电位滴定

2.2.9 样品表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 SiO2@MPS纳米微球的制备与表征

2.3.2 SiO2@MPS(NIPAM-co-MAA)纳米微球的制备与表征

2.3.3 空心纳米胶囊P(NIPAM-co-MAA)的制备与表征

2.3.4 空心纳米胶囊P(NIPAM-co-MAA)的电位滴定

2.3.5 SiO2@MPS(NIPAM-co-MAA)纳米微球刺激响应性行为表征

2.3.6 载药纳米胶囊P(NIPAM-co-MAA)及载药聚合物/纳米复合水凝胶的药物控释系统研究

2.4 本章小结

第3章 纳米SiO2交联的杂化水凝胶的制备及其性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂与仪器

3.2.2 聚合物/纳米复合水凝胶的制备

3.2.3 聚合物/纳米复合水凝胶的微观结构表征

3.2.4 聚合物/纳米复合水凝胶的力学性质测试

3.2.5 聚合物/纳米复合水凝胶的溶胀性能

3.3 结果与讨论

3.3.1 聚合物/纳米复合水凝胶的微观结构

3.3.2 聚合物/纳米复合水凝胶的力学性能

3.3.3 聚合物/纳米复合水凝胶的溶胀行为

3.4 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

水凝胶是一种柔软湿润的固体材料,由于其独特的性质以及良好的生物相容性、无毒性、可降解性等,近年来被广泛的开发及应用于医学领域。尤其在药物传输体系和生物组织工程中,水凝胶占据着重要的地位。然而,传统的聚合物水凝胶网孔尺寸大,力学性能差,无法达到预期的效果,极大地限制了它的应用。随着纳米技术不断发展,纳米材料制备工艺日趋成熟,新型的聚合物/纳米复合水凝胶的出现为水凝胶的发展带来了新的希望。纳米粒子的存在,使水凝胶的力学性能得到了大幅度的提升,并赋予了聚合物/纳米复合水凝胶良好的性能。本论文基于国内外研究前沿,合成了pH和温度双重响应性的纳米复合水凝胶,并研究了水凝胶的药物控释动力学行为。其次对纳米粒子的加入对水凝胶内部结构和性质的改变也展开了研究。
  第一部分以制备具有pH和温度双重响应性的药物控释系统为目的,合成了具有空心结构的纳米微胶囊 P(NIPAM-co-MAA)和聚合物/纳米微凝胶复合水凝胶。首先以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性的纳米二氧化硅SiO2@MPS为模板,通过沉淀聚合在其表面接枝一层具有温度响应性的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和 pH响应性的甲基丙烯酸(MAA)聚合物壳层,然后用溶液刻蚀法得到空心胶囊P(NIPAM-co-MAA)。以盐酸阿霉素(DOX·HCl)为药物模型,将其装载于空心胶囊中,并将一部分载药微胶囊包埋于宏观水凝胶中,分别研究其药物释放动力学行为。实验表明,P(NIPAM-co-MAA)具有规则的球形结构,表面光滑,为药物提供了充足的储存空间。载药聚合物/纳米复合水凝胶药物持续释放时间明显长于载药胶囊P(NIPAM-co-MAA),具有pH和温度响应性,可作为理想的药物载体。
  第二部分以研究纳米粒子的加入对水凝胶性能的影响为目的,在氧化还原引发体系的引发下通过原位自由基聚合合成了含有不同SiO2@MPS量的聚合物/纳米复合水凝胶(FS gel)。与传统聚合物水凝胶(OR gel)相比,FS gel具有优异的力学性能。通过扫描电镜的结果分析,纳米SiO2@MPS的增强机理不仅是作为增强填料,还充当了聚合反应的交联剂,增大了凝胶的交联度,可以使外界应力更加均匀的分散在网络体系中,使凝胶强度大幅提升。其次,光引发交联的FS gel具有更大的交联密度,水凝胶强度大,弹性高。然而FSgel由于纳米粒子的加入导致水凝胶网孔尺寸减小,水凝胶的溶胀率较低。

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