[发明专利]基于半互穿网络结构的pH刺激响应性纳米水凝胶的制备

说明书

技术领域

本发明属于纳米水凝胶的制备领域，特别涉及一种基于半互穿网络结构的pH刺激响应性纳米水凝胶的制备方法。

背景技术

纳米水凝胶是一种粒径在10nm-1000nm范围内的聚合物水凝胶粒子，具有尺寸小、比表面积大、响应速度快、包封率好、稳定性好、可注射等特性，因而在药物输送、生物物质和化学物质分离、化妆品、石油开采等领域具有良好的应用前景。pH刺激响应性纳米水凝胶是一种智能纳米水凝胶，它能响应环境pH值的变化而发生体积、含水量、折光指数、渗透率、亲水-疏水性等物理化学性能的显著变化。人体内不同部位甚至细胞内不同胞器的pH值都有很大的不同。如人体消化系统中，胃部pH值为约1～2，而肠部pH值达到约7～8。人体许多病灶部位如肿瘤、炎症组织等的pH值比正常部位的pH值要低。因此利用人体不同部位或病灶部位pH值的变化，多年来国内外研究者一直在研究将pH刺激响应性纳米水凝胶用于药物靶向输送载体，达到提高疗效，减少副作用的目的。药物输送用pH刺激响应性纳米水凝胶要求产生pH刺激响应性的pH值变化范围小，发生体积变化的幅度大，即pH刺激响应性强。

pH刺激响应性纳米水凝胶的大分子骨架链中通常含有可离子化基团，如羧酸基团或胺基基团等。由于这些基团可随着分散介质pH值变化而产生不同程度的离子化，使纳米水凝胶内部的渗透压发生变化，从而引起不连续的溶胀体积变化，显示出pH刺激响应性。对于带弱酸性基团的pH刺激响应性纳米水凝胶，若分散介质pH值大于弱酸性基团的电离平衡常数(pK_a)，则水凝胶分子链侧链上的弱酸性基团电离形成带电的阴离子，从而在水凝胶内部产生较大的渗透压，使水凝胶溶胀。同样的原因，带弱碱性基团的纳米水凝胶则在水介质pH值小于其电离平衡常数pK_b时产生溶胀。

过去合成pH刺激响应性纳米水凝胶最常用的方法是反相微乳液聚合法。反相微乳液聚合是首先将单体、分散介质、乳化剂及各种辅助剂等配制成微乳剂，再采取热引发或辐射引发等适当的方法引发单体聚合。Bouillot P等(Bouillot P，Vincent B.Colloid and Polymer Science，2000，278(1)：74-79.)首先采用反相微乳液聚合法合成了聚丙烯酰胺，然后加入丙烯酸、交联剂、引发剂进行第二步合成反应制得聚丙烯酸/聚丙烯酰胺形成的pH刺激响应性纳米水凝胶。反应完成后需要通过减压蒸馏法去除有机溶剂，再用甲醇作为沉淀剂得到纳米水凝胶，最后通过透析进行纯化。虽然得到的水凝胶纳米粒子大小均一、分散稳定性好且具有pH刺激响应性，但由于用有机溶剂做反应介质，因此制备工艺不具有环境友好性。另外反应体系中用到大量的乳化剂和助乳化剂，给pH刺激响应性纳米水凝胶带来污染，不利于用于药物输送。

pH刺激响应性纳米水凝胶响应环境pH值变化发生体积变化的大小机即其pH响应度是这类智能纳米水凝胶的关键性能指标。pH响应度越高，其作为药物载体在药物可控释放方面越有利。过去研究的pH刺激响应性纳米水凝胶大多存在pH响应度不高的问题，如Saunders等(Saunders BR，Vincent B.Adv Colloid Interface Sci 1999；80：1.)合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸)纳米水凝胶，在不同pH值下测其粒径变化，结果发现其体积变化程度不到10倍。Tan等人研究了由甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯与邻苯二甲酸二丙烯基酯形成的pH刺激响应性纳米水凝胶的溶胀性能(Tan BH，Tam KC，Lam YC，Tan CB.Adv Colloid Interface Sci2005；113：111.)，发现随着环境pH值的变化，即使纳米水凝胶中羧酸基团的离解度从0变化到1，其体积增长约90倍。总体来说，过去研究的pH刺激响应性纳米水凝胶的pH刺激响应性比较弱，体积变化的范围一般在100倍以内。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于半互穿网络结构的pH刺激响应性纳米水凝胶的制备方法，该方法工艺简单，成本低，适合于批量生产；制备的纳米水凝胶水分散液稳定性高，具有良好的应用前景。

本发明的一种基于半互穿网络结构的pH刺激响应性纳米水凝胶的制备方法，包括：