[发明专利]一种生物质基阶梯式双温度/pH/近红外刺激响应性智能纳米纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种生物质基阶梯式双温度/pH/近红外刺激响应性智能纳米纤维及其制备方法和应用，所述智能纳米纤维是通过在羧基化纤维素纳米纤维基体上化学接枝阶梯式双温度刺激响应和pH响应的聚乙烯亚胺，制备阶梯式双温度/pH刺激响应性智能纳米纤维，再与具有近红外刺激响应性的光敏剂复合得到。该智能纳米纤维材料兼具良好的阶梯式双温度、pH和近红外刺激响应性能和抗菌性能。

技术领域

本发明属于生物质纤维改性技术领域，具体涉及一种生物质基阶梯式双温度/pH/近红外刺激响应性智能纳米纤维及其制备方法和应用。

背景技术

响应性智能材料具有可切换润湿性智能响应表面，在众多领域如控制药物输送、细胞封装、油/水分离、微流体通道和传感器等具有广泛应用前景。就变化机制而言，表面的润湿性转换可以通过表面化学成分和/或刺激敏感材料的表面形态的可逆变化来实现，以响应相应的外部刺激，例如光照射、温度、pH、溶剂、离子、电场等。目前，研究较多的是单响应材料，其表面的润湿性响应于一种刺激，从而实现超疏水/超亲水，超疏油/超亲油之间的相互转化，对于单响应材料来说很多领域的实际应用会受到限制，所以双响应/多重响应材料的研究就有着举足轻重的意义。但是，在制备多重响应性材料时，不同的刺激和外界的干扰对多重响应性材料的响应性表达会产生巨大的影响，传统的多重响应性材料很难兼具良好的多重响应性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质基阶梯式双温度/pH/近红外刺激响应性智能纳米纤维及其制备方法，该材料兼具良好的阶梯式双温度、pH和近红外刺激响应性能和抗菌性能，应用于药物缓释，可提高药物缓释后期的药物缓释率。

本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种生物质基阶梯式双温度/pH/近红外刺激响应性智能纳米纤维，是通过在羧基化纤维素纳米纤维基体上化学接枝阶梯式双温度刺激响应的聚乙烯亚胺，制备阶梯式双温度/pH刺激响应性智能纳米纤维，再与具有近红外刺激响应性的光敏剂复合得到；所述的生物质基阶梯式双温度/pH/近红外刺激响应性智能纳米纤维的阶梯式双温度响应是具有两个温度阶段的刺激响应性，其低临界溶解温度分别在30-37℃和40-50℃范围；

所述的阶梯式双温度刺激响应的聚乙烯亚胺是由N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯分别修饰聚乙烯亚胺后，再按比例混合均匀得到；所述的羧基化纤维素纳米纤维是由生物质纸浆纤维经过高碘酸钠氧化和TEMPO氧化制备得到，羧基化纤维素纳米纤维上具有大量的羧基基团；所述的近红外刺激响应性的光敏剂为吲哚菁绿，其与阶梯式双温度/pH刺激响应性智能纳米纤维的复合为物理复合。

优选地，所述生物质纸浆纤维为漂白纸浆纤维，纸浆纤维为蔗渣浆纤维、桉木浆纤维、竹浆纤维、马尾松浆纤维、麦草浆纤维中的一种或多种。

所述的生物质基阶梯式双温度/pH/近红外刺激响应性智能纳米纤维的制备方法，包括以下制备步骤：

S1.双醛纤维的制备：采用高碘酸钠将生物质纸浆纤维的纤维素结构单元的C2和C3上的羟基选择性氧化为醛基，制备双醛纤维；

S2.羧基化纤维素纳米纤维的制备：采用TEMPO试剂将双醛纤维的纤维素结构单元的C2、C3上的醛基和C6上的羟基氧化为羧基，通过控制反应条件来调控氧化程度，制备羧基化纤维素纳米纤维；

S3.阶梯式双温度刺激响应的聚乙烯亚胺的制备：采用N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯分别与聚乙烯亚胺发生迈克尔加成反应后，再按比例混合均匀，改性后的聚乙烯亚胺具有阶梯式双温度刺激响应性；

S4.阶梯式双温度/pH刺激响应性智能纳米纤维的制备：羧基化纤维素纳米纤维与阶梯式双温度刺激响应的聚乙烯亚胺在高温下发生酰胺化反应；