[发明专利]一种温敏性聚合物凝胶微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属功能高分子材料技术领域，具体涉及一种温敏性聚合物凝胶微球的制备方法。

背景技术

温敏性水凝胶是一种能显著地溶胀于水但在水中并不能溶解的亲水性聚合物凝胶。这类凝胶当温度升高到某一值以上时会发生从溶胀的、软的透明状态到消溶胀的、不透明状态的变化，如果将溶胀温度降到这一温度以下，凝胶状态能发生可逆变化，这一温度称为该水凝胶最低临界共溶温度(LCST)，即相变温度，有这种性质的水凝胶被称为温度敏感性水凝胶。由于温敏性水凝胶随温度的变化能快速吸收和释放水而体现其开关性能，因此在生物化学、机械、医学等许多领域中具有广泛的应用前景。

聚(N-异丙基丙烯酰胺)(以下简称PNIPAm)水凝胶作为一种典型的温度敏感性水凝胶，其相转变温度为32℃左右，与人体的正常温度37℃左右很接近，因此可用于药物的控制释放、生物上固定化酶、化工分离、记忆元件开关、传感器等，其应用范围极为广阔。PNIPAm通常都是以N-异丙基丙烯酰胺为主要单体制备均聚物或共聚物水凝胶，它主要有线型和交联型两种化学形态。目前文献报导中的PNIPAm水凝胶大多数还是属于大尺寸或大块凝胶(厘米级以上)。

考虑到PNIPAm的响应速率是一个极为重要的参数，在很多情况下都要求其对外界温度刺激具有较快的响应速率，但由于水凝胶的响应时间与水凝胶的线形尺寸的平方成正比，因此，普通方法合成的PNIPAm水凝胶都有响应速率慢的缺点，这大大限制了温敏性PNIPAm水凝胶的应用范围。因此为了提高响应速度，降低凝胶尺寸是唯一有效的途径。而且，凝胶制成微粒(球)以后在一些场合比大块凝胶更便于使用。例如，近二三十年来微球技术在药剂学领域就得到飞速发展。目前已有30多类药物已经采用了微球化技术，其中包括解热镇痛药、抗生素、多肽、维生素、以及抗癌药等。由于许多药物本身在体内很不稳定，对于如蛋白质、酶、激素、肽类等敏感性生物分子而言，微球技术不失为一种良好的药物控释方法，近年来得到越来越多的关注。

PNIPAAm接枝PAN/PSt热敏性聚合物微球的制备，(袁燕华等，高分子材料科学与工程，2005，21(5)，71-74)用聚N-异丙基丙烯酰胺大分子单体与丙烯腈/苯乙烯单体进行三元共聚，一步法制备得到了分散稳定、粒径均一的新型聚合物微球，该微球具有一定的热敏性能，但是此方法的主要问题在于微球属于接枝共聚物，其中热敏性成分PNIPAm只占50％～80％，非热敏性成分占20％～50％，共聚物微球的尺寸在300nm左右，PNIPAm水凝胶的响应速率仍然不高。中国专利CN 1160388C(刘晓华和王晓工等，2004年)公开报道了一种多孔温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的制备方法，该方法聚合工艺简单，水凝胶的孔径可以在很大的范围内调节，所合成的水凝胶具有快速的膨胀和收缩速率。但是该水凝胶属于多孔薄膜，非微球范围。中国专利CN 1446833A，(丁建东等，2003年)发明了一种温敏性可降解微凝胶及其制备方法，该凝胶微粒完全由合成高分子组成，降解速率与孔径大小等参数独立可控，且具有反相的温度敏感性。但是凝胶微粒处于本体聚合物状态或者与溶剂混合的状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种响应速率高、反应条件可控的温敏性聚合物凝胶微球及其制备方法。

本发明提出的温敏性聚合物凝胶微球，由下述方法制备获得：首先选用丙烯酰氯和异丙胺作为反应原材料，以乙酸乙酯为溶剂，合成N-异丙基丙烯酰胺单体；再以二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，β-巯基丙酸作为链转移试剂，少量偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，进行自由基聚合，得到端活性聚异丙基丙烯酰胺；接着用化学交联法在W/O体系中制成了聚(N-异丙基丙烯酰胺)微球。所制备的聚合物凝胶微球粒径约为10～150nm，聚合物微球凝胶分布均匀，该聚合物微球具有良好的温敏性，结果表明聚合物结构及性能符合试验设计要求，可以应用于药物释放、温敏控制等领域。

本发明提出的温敏性聚合物凝胶微球的制备方法如下：