負載型聚丙烯酰胺類水凝膠的應用

朱愛玉

摘 要：負載型聚丙烯酰胺類水凝膠兼具網絡結構可控、強度好、溫度響應性的特點及其所負載功能物質的性能，在藥物輸送與可控釋放、細胞包覆與組織工程及傷口護理、催化、響應與檢測分離、增加機械強度等方面具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：負載型；聚丙烯酰胺類；水凝膠；應用

1 概述

負載了金屬粒子等無機粒子、藥物或酶等的水凝膠稱為負載型水凝膠，負載型聚丙烯酰胺類水凝膠是其中的一個重要分支。聚丙烯酰胺類水凝膠，具有網絡結構可控、強度好、溫度響應性等特點，因而成為最常用的合成高聚物載體，負載型聚丙烯酰胺類水凝膠還兼具其所負載功能物質的性能，因而在藥物輸送與可控釋放、細胞包覆與組織工程及傷口護理、催化、響應與檢測分離、增加機械強度等方面具有廣闊的應用前景。

2 應用

2.1 藥物輸送與可控釋放

聚丙烯酰胺類水凝膠，尤其聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）類水凝膠，具有溫度響應性，在藥物輸送與可控釋放方面具有不可替代的優勢。福州大學程翠等[1]以天然多糖羧甲基殼聚糖和N-異丙基丙烯酰胺制得網絡結構水凝膠，再通過浸漬使Pt（Ⅱ）負載至水凝膠三維網絡結構中，得到負載鉑類藥物的水凝膠體系，通過測試證明該水凝膠體系生物相容性好，藥物釋放長效且可控，外科手術時植入腫瘤部位，可達到提高局部給藥量而不增加毒副作用的目的。美國的艾博特呼吸有限責任公司、比利時列日大學、意大利希格馬托制藥工業公司、中國藥科大學均對此有所報道[2-5]。

2.2 細胞包覆、組織工程及傷口護理

國內企業在細胞包覆、組織工程及傷口護理這方面有相對較多的研究。長春吉原生物科技有限公司[6]先通過涂布法或注模法將聚丙烯酰胺親水性高分子聚合物水溶液制成聚丙烯酰胺水凝膠材料半成品，再通過高能射線輻射進一步制得聚丙烯酰胺水凝膠材料，最后浸漬，使水凝膠材料負載銀離子，制得一銀離子水凝膠敷料；測試表明，其生物相容性好，能夠為創面提供濕潤的愈合環境促進創面愈合，還可緩慢釋放銀離子，長時間有效的抑制并預防創面常見細菌的生長，可應用于各種急、慢性創面及傷口的護理。杭州國納科技有限公司、山東賽克賽斯藥業科技有限公司、烏盧魯公司等均對此有所報道[7-9]。

2.3 催化

負載型聚丙烯酰胺類水凝膠在催化領域的應用是當前的研究熱點，國內高校在這方面都有較多的研究。天津工業大學陳莉等[10]利用杯芳烴衍生物和N-異丙基丙烯酰胺共聚制備超分子智能凝膠P[NIPA-co-Calix]，將其負載鈀催化劑后，用P[NIPA-co-Calix]水凝膠負載鈀催化劑催化Heck反應；實驗表明，P[NIPA-co-Calix]水凝膠中進行的有機反應有三個優點：智能水凝膠可逆的收縮/溶脹使反應物和Pd2+離子均能在凝膠中高度富集，高效催化有機反應；有機反應不需要另外加入溶劑或助溶劑；易回收和再利用。新疆大學徐世美、南京大學李正魁、齊魯工業大學翟云鴿、中國科學院蘭州化學物理研究所鄭易安等也都在這方面有所研究[11-12]。

2.4 響應與檢測分離

結合聚丙烯酰胺類水凝膠自身及其所負載功能物質兩者的優點，使得負載型聚丙烯酰胺類水凝膠在響應與分離檢測方面具有獨特的優勢。蘇州康磁醫療科技有限公司[13]先將巰基醇類化合物通過自組裝方式在金片表面形成薄膜，再利用酸酐和羥基的反應，在金片表面引入可聚合的雙鍵，最后以丙烯酰胺基苯硼酸為單體，葡萄糖為模板，在金表面合成水凝膠，洗去葡萄糖后，制得基于金表面硼酸類葡萄糖敏感型印跡水凝膠，其可應用于葡萄糖的識別、固載、傳感、富集、分離或檢測。格洛伯塞爾解決方案公司、微溫森公司、東華大學朱美芳等、廈門大學楊朝勇等、西安交通大學陳詠梅等也都在這方面有所研究[14-16]。

2.5 增加機械強度

負載二氧化硅、二氧化鈦、凹凸棒土、埃洛石等無機粒子可提高聚丙烯酰胺類水凝膠的強度和比孔面積，提高水凝膠的吸附能力和強度。姚大虎等[17]將氧化石墨烯與丙烯酰胺類單體在水溶液中共聚，制得氧化石墨烯納米復合有機水凝膠，氧化石墨烯具有和鋰藻土類似的片層結構，同時其表面具有豐富的羥基和羧基官能團，與丙烯酸酰胺有很好的結合力，可提高水凝膠的強度和力學性能，同時可克服鋰藻土體系不能使用離子型單體的缺點。國內外對此均有報道[18-19]。

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