聚甲基丙烯酸水凝胶的制备及性能研究(2)
根据水凝胶对外界刺激的应答情况,水凝胶可分为两大类: (1)“传统”水凝胶,这类水凝胶对环境的变化不特别敏感; (2)“智能”水凝胶,这类水凝胶在相当广的程度上对于环境微小的物理化学刺激,如温度、电场、磁场、光、pH、离子强度、压力等,能够感知、处理并可作功来响应外界环境刺激。 聚甲基丙烯酸类水凝胶属于pH敏感型水凝胶, 当高于丙烯酸的pKa（4.28）时, 羧基呈解离状态 –COO-, 亲水性增加呈溶胀状态. 而低于丙烯酸的pKa（4.28）时, 羧基基团的亲水性降低, 呈非解离状态-COOH, 此时羧基之间将形成氢键而使网状的聚丙烯酸水凝胶呈收缩状态, pH=4.28即为聚丙烯酸水凝胶的体积相转变点. 所以改变pH值将引起聚丙烯酸类水凝胶发生体积相转变[2, 3], 由此可以控制药物的释放行为. pH敏感水凝胶药物控释系统特别适合于多肽蛋白类药物口服结肠靶向给药. 目前对于聚丙烯酸类水凝胶的研究主要以丙烯酸为单体进行研究
水凝胶材料以其含水量高，柔软，具有橡胶般的粘稠性和良好的生物相容性广泛应用于农林，园艺，工业，纺织，医药，医疗，人工器官，生理，卫生，石油化工，建材，环保，食品，日用品，化妆品等方面。在生物医学领域，水凝胶可用作烧伤涂敷物、药物传输体系、补齿材料、生物分子和细胞的固定化载体等。在环境保护方面，利用一些水凝胶具有高吸水性的特点制成保水剂，可用于沙漠治理、土壤改良、水土保湿等方面。因它所带来的巨大经济效益和社会效益，所以世界各地对水凝胶的研究，开发，应用和生产呈现一派欣欣向荣的景象。水凝胶的开发带动了相关学科如医学，生物工程学，水土学，生命科学的发展。
pH敏感水凝胶用途十分广泛如：利用凝胶在水凝胶不同pH值的溶胀度、渗透性不同，达到靶向给药，控制药物释放浓度的作用；此凝胶可以用作化学膜，此膜对水的透过性依赖于溶液的pH、离子强度等。此外，对pH响应的凝胶还可用于制作分子量可调控的分离膜等。
1.1 仪器与试剂
实验仪器：电热鼓风干燥箱（1109531A），DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限责任公司），HH-S型恒温水浴锅(江苏省金坛市医疗仪器厂)；GOCOC型玻璃仪器气流烘干器（巩义市英峪华高科仪器厂）；AL204电子天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司)；磁子，试管，烧杯，镊子；药匙；玻璃棒；洗耳球；移液管（10ml）；滤纸。
实验试剂：甲基丙烯酸（化学纯，国药集团化学试剂有限公司，经减压蒸馏处理), 过硫酸钾(K2S2O8)（分析纯AR，天津市福晨化学试剂厂）；N ，N´-亚甲基双丙烯酰胺（化学纯CP，上海展云化工有限公司）；氯化钠（分析纯AR，开封化学试剂总厂）；盐酸（分析纯AR，开封市芳晶化学试剂有限公司）；蒸馏水。
1.2 聚甲基丙烯酸水凝胶的制备
聚甲基丙烯酸水凝胶是以氧化还原体系引发的自由基聚合。在反应体系中，交联剂是N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，促使其在聚合过程中形成交联网状的大分子，即为聚甲基丙烯酸水凝胶。
用量筒分别量取一定量的甲基丙烯酸，无水乙醇，蒸馏水，混合于一大试管中。称取一定量的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，加入混合溶液中。将大试管放入一定温度的恒温水浴锅中。加热一段时间后，放在恒温磁力搅拌器上搅拌1min。然后称取一定量的引发剂过硫酸钾，加入混合溶液中。用玻璃棒搅拌，使其混合均匀，并将试管口用保鲜膜封好。然后把试管放入一定温度的恒温水浴锅中。加热一段时间后，取出水凝胶为无色透明状物质。
下一篇：年产500吨磷酸树脂车间工艺设计