溫度敏感聚乙烯醇/ 聚N-異丙基丙烯酰胺核殼微球的制備與表征

周　巍，董　偉，田　波，劉宇光，侯　靜

（黑龍江省科學院技術(shù)物理研究所，哈爾濱 150086）

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溫度敏感聚乙烯醇/ 聚N-異丙基丙烯酰胺核殼微球的制備與表征

周巍，董偉，田波，劉宇光，侯靜

（黑龍江省科學院技術(shù)物理研究所，哈爾濱 150086）

摘要：采用反相微乳液聚合法成功地制備出聚乙烯醇/聚N-異丙基丙烯酰胺（PVA/PNIPAM）溫敏性核殼微球，并用紅外光譜（FT-IR）、激光粒度儀（LPS）和透射電鏡（TEM）對PVA/PNIPAM的結(jié)構(gòu)、粒徑和形貌進行表征。結(jié)果表明，制備的PVA/PNIPAM微球粒徑分布均勻，且具有明顯核殼結(jié)構(gòu)，微球具有對溫度敏感的響應特性，在其低臨界溶解溫度（LCST）附近，微球粒徑發(fā)生變化。

關(guān)鍵詞：反相微乳液聚合；溫敏性；核殼微球

PNIPAM對外界溫度變化非常敏感，在LCST附近微小的溫度變化可以使分子鏈親水性和疏水性反轉(zhuǎn)，使水凝膠發(fā)生可逆的、不連續(xù)的體積膨脹或收縮，因此作為藥物控釋材料具有很好的應用前景［3］，但由于其強度較低、凝膠本身空隙使其藥物緩釋性能較差，使其應用受到限制。PVA微球具有良好生物相容性、高溶脹倍率及快速溶脹速率等特性，適合作為藥物緩釋載體。如將聚PNIPAM包覆在PVA微球外層，該微球不僅具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，還可通過PNIPAM在LCST附近的體積變化使微球具有溫敏特性，從而制備溫度敏感智能藥物控釋載體。

本工作通過反相微乳液聚合，通過設計一個氧化還原引發(fā)體系，使得N-異丙基丙烯酰胺在油水界面發(fā)生界面聚合，由于反應溫度大于LCST，生成的聚N-異丙基丙烯酰胺由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷裕粩鄰乃嘁旱沃形龀觯⒈晃皆谟退缑嫔蓺罱Y(jié)構(gòu)膠囊，在水液滴內(nèi)部的聚乙烯醇通過戊二醛發(fā)生化學交聯(lián)，生成交聯(lián)的聚乙烯醇水凝膠核，從而制備具有核-殼結(jié)構(gòu)聚乙烯醇/聚N-異丙基丙烯酰胺微球。

1　實驗部分

1.1主要試劑

PVA，PD1750±50；NIPAM，99%，Aldrich；1M HCl，實驗室配制；戊二醛50%，Aladdin；過氧化二苯甲酰70%，Aladdin；四乙烯五胺化學純，Aladdin；span 80 化學純，天津市永大化學試劑有限公司；OP-10 化學純，天津市致遠化學試劑有限公司。

1.2PVA/PNIPAM核殼微球的制備

將50mL液體石蠟與3mL復合乳化劑混合，室溫攪拌至乳化劑和油溶性溶劑完全混合，配置成油相；將0.5g聚乙烯醇和1g N-異丙基丙烯酰胺放入10mL去離子水中，室溫攪拌至聚乙烯醇和N-異丙基丙烯酰胺完全溶解，加入0.25mL 1M鹽酸和0.25mL戊二醛配置成水相；在室溫攪拌條件下將水相緩慢滴加油相中，攪拌10min至水相均勻分散在油相中，50℃水浴加熱30min后，向油相中緩慢滴加0.1mL四乙烯五胺后，加入0.043g過氧化二苯甲酰，繼續(xù)反應3h，反應后離心、用乙醇清洗，干燥得最終產(chǎn)物。

1.3測試分析

1.3.1FT-IR分析

PVA、NIPAM、PVA/PNIPAM采用溴化鉀壓片制備樣品。用thermofisher（美國），在500～3 000cm-1的范圍內(nèi)，分辨率為5cm-1，收集次數(shù)32次。

近年來,隨著醫(yī)學技術(shù)水平的不斷發(fā)展與提高,急慢性腎功能衰竭晚期及急性中毒的患者行血液透析治療后生存率及生活質(zhì)量得到了顯著提高,但由于患病人數(shù)的不斷增加、血液透析護理人員缺乏、相關(guān)人員法律意識淡薄、操作技術(shù)的不規(guī)范等等問題,從而導致患者在血液透析過程中各種感染、低血壓反應、導管脫落等不安全事件的發(fā)生[1],嚴重影響患者健康,甚至出現(xiàn)死亡。因此,臨床中應當更加注重對護理人員的專業(yè)技術(shù)知識和操作的培訓、加強護理人員責任心及法律意識,保證血液透析過程中的安全問題。筆者回顧性分析了我院64例血液透析患者的臨床資料,總結(jié)分析在血液透析護理中的安全因素,并提出護理對策,現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1.3.2LPS分析

采用丹東百特公司BT-90納米粒度儀測定粒子的粒徑尺寸與分布。

1.3.3TEM分析

采用日本JEOL公司的JEM-2100進行觀測，其工作電壓為200KV，點分辨率是0.23nm。

2　結(jié)果與討論

2.1TEM形貌表征

圖1 PVA/PNIPAM微球TEM圖片，a：（5000）；b（10000）Fig.1 The TEM images of PVA/PNIPAM ， a： PVA/PNIPAM（5000），b： PVA/PNIPAM（10000）

采用TEM對制備的微球進行形貌表征，由a圖可見制備的微球形貌均勻，表面粗糙，粒徑分布較窄，在1.2μm左右，進一步放大微球，我們可以清楚看到微球具有核殼結(jié)構(gòu)，以表面粗糙的交聯(lián)PVA做核，在核表面包覆一層致密的PNIPAM殼。

2.2紅外光譜分析

由圖2的PVA譜圖中3 432 cm-1是OH的伸縮振動吸收峰，1 634 cm-1是未完全水解的醋酸乙烯酯的C=O伸縮振動吸收峰，在PNIPAM譜圖中，1 657 cm-1和1 553 cm-1是酰胺（Ⅰ）和酰胺（Ⅱ）的特征吸收峰，1 621 cm-1是C=C雙鍵伸縮振動吸收峰，1 369 cm-1為異丙基官能團 CH （CH3）2甲基特征吸收峰，將PVA/PNIPAM與 PVA和 PNIPAM的譜圖對比，PVA/PNIPAM在1 621 cm-1處的吸收峰消失，說明PNIPAM發(fā)生聚合，同時在1 657 cm-1、1 634 cm-1、1 553 cm-1、1 369 cm-1出現(xiàn)了PVA和PNIPAM的特征吸收峰，結(jié)合TEM譜圖，可以判斷我們制備了PVA/PNIPAM核殼結(jié)構(gòu)微球。

圖2 PVA（a）， PVA/PNIPAM （b）和NIPAM （c）FT-IR紅外譜圖Fig.2 FT-IR spectra of PVA（a）， PVA/PNIPAM （b） and NIPAM （c）FT-IR

2.3溫敏特性測試

圖3 不同溫度下PVA/PNIPAM微球粒徑，a：25℃， b：35℃Fig.3 Effect of temperature on the particle size， a： 25℃， b：35℃

從圖3 可以看出，溫度從25℃升高到35℃，粒徑由557nm縮小到480nm，微球的粒徑隨溫度變化明顯，這是由于PNIPAM在低臨界溶解溫度附近，分子鏈由伸展狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s狀態(tài)，從而導致微球體積收縮，粒徑變小。

3　結(jié)論

通過反相微乳液法制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的PVA/PNIPAM微球，通過TEM對微球形貌進行分析，微球具有核殼結(jié)構(gòu)。通過FT-IR光譜分析證明了核殼結(jié)構(gòu)微球是由PVA和PNIPAM組成。通過激光粒度儀測定不同溫度下微球的粒徑，證明了微球具有溫度敏感特性。

參考文獻：

［1］聶光庭，段泰煒，榮建華. 核殼型載藥微球的制備及其釋藥性能研究［J］.功能材料，2013，44（2）：221-225.

［2］李相曄，練成，支東彥，等.SiO2-HA/PNIPAm核殼溫敏微凝膠的合成及其溶脹性能［J］.化學學報，2014，（72）：689-696.

［3］Yu Y L，Zhang M J，Li P F，et al. Monodisperse microspheres with poly （N-isopropylacrylamide）coreand poly（2-hydroxyethyl methacrylate） shell［J］. Journal of Colloid and Interface Science，2010，（346）：361-369.

中圖分類號：TQ337+.1

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）10-0026-02

收稿日期：2016-03-10

Preparation and characterization of thermo-sensitivepolyvinyl alcohol/poly（N-isopropylacrylamide） microsphere

ZHOU Wei， DONG Wei， TIAN Bo， LIU Yu-guang， HOU Jing
（Technical Physics Institute of Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin 150086 ， China）

Abstract：Polyvinyl alcohol/poly（N-isopropylacrylamide） thermo-sensitive microsphere with core-shell structure were synthesized by inverse suspension microemulsion polymerization.the structure，particle size and morphology of PVA/PNIPAM were analyzed by Infrared spectroscopy（FT-IR），laser particle size analyzer（LPS）and transmission electron microscopy（TEM）.The results indicate that the size of PVA/PNIPAM microsphere have uniform distribution and have obviously core-shell structure，microsphere size change with temperature near the LCST.

Key words：Inverse suspension microemulsion polymerization； Thermo-sensitive； Core-shell microsphere