作者：2017級 李西堯 化工系
指導老師：謝續(xù)明 化工系
關(guān)鍵詞：水凝膠、梯度復合、溫敏驅(qū)動
摘要
由于具有靶向性與緩釋性，藥物包埋與緩釋材料在醫(yī)學領(lǐng)域中的應用日趨廣泛。然而，目前的多數(shù)藥物包埋與緩釋材料存在強度低、韌性差、外界刺激響應性不高等缺點。本項目通過制備溫度響應性水凝膠材料，旨在通過共聚與梯度復合的方法，實現(xiàn)良好的力學性能、良好的自愈合性能與良好的溫度響應性能，解決目前藥物緩釋材料中的不足。
研究背景
仿生梯度層狀復合凝膠研究主要制備高強高韌復合多級鍵交聯(lián)網(wǎng)絡（MBN）水凝膠，通過梯度層狀復合的方式、利用凝膠和凝膠層之間的自愈合特性，獲得具有粘接、導熱、導電、生物相容等表面性能的梯度復合凝膠材料。使材料既具有良好的表面功能性、同時具有高強高韌特性。
研究方法與效果
目前本項目主要在探索制備高溫收縮型（可相變的）高強度水凝膠的合適條件，高溫收縮型水凝膠可以實現(xiàn)藥物包埋與緩釋的功能。PNIPAM的相變是可逆的，具有高溫下氫鍵斷裂、疏水性增強、可收縮的特性；低溫時水溶性好的特性，因此可用在溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變的可控藥物運載體系。實驗中制備反應主要利用NIPAM（N-異丙基丙烯酰胺）和AA（丙烯酸）的共聚，同時加入一定含量的Fe3+，使得AA之間更好交聯(lián)。使得這二者發(fā)生共聚反應是建立在聚丙烯酸（PAA）在一定條件下具有很強的強度與韌性但是無法相變、PNIPAM可以在30攝氏度左右（人體體溫附近）發(fā)生相變但是強度不高的基礎上的。水凝膠的強度主要依靠測定應力應變曲線表征，相變情況主要通過緩慢升高溫度時在顯微鏡下觀測。
目前本實驗使用了在促進劑TEMED作用下的常溫引發(fā)與在紫外燈照射下的光引發(fā)，可以在塑料管和薄板間制備水凝膠，均取得了不錯的效果。在制備出多種不同AA和NIPAM配比的水凝膠之后，利用水凝膠自愈合特性實現(xiàn)梯度層狀復合。在將不同配比的凝膠層狀復合之后，一段時間后，待相界面消失之后可以檢測其力學性能與相變能力。
由于不同溫度時各層具有不同的韌性與強度、具有不同的低臨界溶解溫度，因此層狀梯度復合凝膠可以一定程度上綜合各層優(yōu)良性質(zhì)，并實現(xiàn)溫敏型智能驅(qū)動。
學術(shù)價值
梯度材料在一定程度上綜合了各層的優(yōu)良性質(zhì)。比如，由于PNIPAM的LCST（低臨界溶解溫度）在人體體溫附近，可以作為藥物包埋與緩釋的良好載體，但是其粘度高、強度低、韌性差，在藥物緩釋方面未能得到良好應用，因此研究具備高強度的、可溫控的智能水凝膠具有重要意義。
同時，梯度材料的某些性質(zhì)可以在層間均勻變化。比如，每一層因相變導致的體積收縮速率是有差異的，因此在高溫下可以借助這種熱學性能，再結(jié)合其他方面的性能實現(xiàn)很多功能，諸如可以作為微型機械爪，在高溫下抓取物體，在低溫下釋放物體。
