智能膜开关尺寸与孔径的匹配性对膜响应性能的影响规律

智能膜的响应性能是其主要性能之一。本文借助计算流体力学（CFD）模拟,以孔壁排布有聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）智能微球的单直膜孔为模型,定量系统地考察了智能微球的响应倍数以及微球尺寸与膜孔径的匹配性对膜温度响应性能的影响规律,并通过实验验证了模拟结果的可靠性。CFD模拟结果表明,当智能开关与膜孔径的相对比值一定时,温度响应开关系数随着微球响应倍数的减小而逐渐增大。当相对比值小于0.4时,实测的温度响应开关系数与固载量100%的模拟结果相吻合;而当相对比值大于0.4时,其与固载量为67%的模拟结果相吻合。通常当相对比值在0.4～0.65之间时,智能膜可以同时获得良好的温度响应性能和稳定的渗透性能。该研究结果可望为设计和制备高性能智能膜提供理论指导和实验基础。     

PH值与温度感应型智能开关膜的研究

利用等离子体诱导填孔接技聚合法将聚异而基丙烯酰胺(PNIPAM)或聚丙烯酸(PAAC)接枝聚合在聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜上,制备了一系列具有较宽接枝率范围的温度感应型开关膜(接枝PNIPAM)和pH值感应型开关膜(接技PAAC),研究了接枝率对膜的温度感应以及pH值感应开关特性的影响。研究结果表明,开关膜的接枝率对膜的开关特性有十分重要的影响。对于温度感应型开关膜,当接枝率等于2.81％时,可以获得最好的膜孔开关特性;而且发现在溶质扩散时,低接枝率膜与高接技率膜呈现两种完全相反的开关特性。对于pH值感应型开关膜,当接枝率为1.01％时膜孔开关特性最好。因此,为了获得预期的开关特性,必须将接枝率控制在合适的范围内。     

N-异丙基丙烯酰胺共聚物的温度敏感性研究

通过自由基聚合合成了 N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸的共聚物。研究了甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的加入对聚 N-异丙烯酰胺温度敏感性的影响 ,并考察了溶液中盐浓度和 p H对共聚物温度敏感性的影响     

温度和pH敏感性壳聚糖接枝物对辅酶A的控制释放

利用接枝共聚合成了具有聚丙烯酸(PAA)和聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)支链的壳聚糖(CS)聚合物〔P(CS-g-AA/PNIPAm)〕,研究了其水溶液的温度和pH敏感性,并利用其性能探讨了P(CS-g-AA/PNIPAm)对辅酶A的控制释放。紫外光谱分析结果表明,P(CS-g-AA/PNIPAm)水溶液比异丙基丙烯酰胺均聚物的最低临界溶解温度(LCST)略高。在pH=9、温度为24~50℃或温度为24℃、pH=3.7~9的条件下,聚合物都能对辅酶A(CoA)进行控制释放。对其控制释放机理进行初步探讨。     

接枝量对等离子体接枝聚异丙基丙烯酰胺开关的多孔膜的温度感应透过性的影响

The effect of graft yield on both the thermo-responsive hydraulic permeability and the thermo-respousive diffusional permeability through porous membranes with plasma-grafted poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)gates was investigated. Both thermo-respousive flat membranes and core-shell microcapsule membranes with a wide range of graft yield of PNIPAM were prepared using a plasma-graft pore-filling polymerization method. The grafted PNIPAM was formed homogeneously throughout the entire thickness of both the fiat polyethylene membranes andthe microcapsule polyamide membranes. Both the hydraulic permeability and the diffusional permeability were heavily dependent on the PNIPAM graft yield. With increasing the graft yield, the hydraulic permeability (water flux) decreases rapidly at 25℃ because of the decrease of the pore size; however, the water flux at 40℃ increases firstly to a peak because of the increase of hydrophobicity of the pore surface, and then decreases and finally tends to zero because of the pore size becoming smaller and smaller. For the diffusional permeability, the temperature shows different effects on the diffusional permeability coefficients of solutes across the membranes. When the graft yield was low, the diffusional coefficient of solute across the membrane was higher at temperature above the lower critical solution temperature (LCST) than that below the LCST; however, when the graft yield was high, the diffusional coefficient was lower at temperature above the LCST than that below the LCST. It is very important to choose or design a proper graft yield of PNIPAM for obtaining a desired thermo-respousive “on/off“ hydraulic or ditfusional permeability.     

温度感应型控制释放微胶囊的研究进展

介绍了迄今温度感应型控制释放微胶囊的各种类型、相应的结构特点和感温性控释特征,以及应用开发进展,并对其今后的研究发展方向进行了评述。     

温度敏感的固定化纤维素酶的合成及性能

具有低临界溶解温度（LCST）特性的聚合物聚（N-异丙基丙烯酰胺）与纤维素酶键联，对键联后的酶的各种性能进行了研究。实验结果表明，固定化的纤维素酶仍具有LCST特性，其稳定性也有所提高。     

温度敏感性智能色谱材料的性能研究

采用HPLC的模式,分别研究温敏性色谱固定相对不同极性的类固醇、多肽等物质的驻留性能,考察物质极性等性质对其驻留性能的影响。实验发现,多肽样品随疏水性的增强,保留时间发生不同程度的延后现象,疏水性越强延后程度越明显。同时发现,溶液中的高离子强度可以增强蛋白质和多肽等生物大分子与疏水性固定相介质之间的疏水作用。     

pH-温度双重敏感性水凝胶的制备及溶胀性能研究

制备具有pH及温度双重敏感性水凝胶。通过自由基聚合反应制备出NIPAM-co-PMAA水凝胶材料。考察不同单体甲基丙烯酸(MAA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)配比对pH和温度的响应能力,探究其溶胀性能。结果表明,不同配比的水凝胶具有双重敏感性。NIPA含量不同时,对于LSCT温度有影响,MAA含量不同时,在酸性条件下溶胀率较大。结论,NIPAM-co-PMAA水凝胶有望成为药物载体。     

聚N-异丙基丙烯酰胺接枝核孔膜微观结构及温敏响应特性

采用等离子体诱导填孔接枝聚合法在聚碳酸酯核孔（PCTE）膜上成功地接枝了聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）,采用X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、接触角测量仪和水通量实验,系统地研究了PNIPAM-g-PCTE膜的化学成分、微观结构和温敏特性,以期为环境感应型开关膜的设计和制备提供指导.结果表明,PNIPAM被均匀地接枝在PCTE膜表面和膜孔中;当填孔率F<44.2%时,PNIPAM-g-PCTE膜的膜孔由于孔内接枝物的体积变化而表现出温敏开关特性,并且膜孔径随着F的增大而减小;当F>44.2%以后,水溶液中膜的膜孔被溶胀的PNIPAM接枝链堵塞,此时PNIPAM-g-PCTE膜不再具有温度开关特性;40 ℃时膜孔被完全堵塞的临界填孔率范围在30%～40%之间;随着温度从25 ℃增加到40 ℃,PNIPAM-g-PCTE膜表面的接触角也从58.5°增加到87.9°;PNIPAM-g-PCTE膜水通量的温敏开关特性主要取决于膜孔径的变化,而不是膜表面亲水性的改变.     

温度及pH敏感生物水凝胶的研究

运用互穿网络技术,合成了具有温敏性的聚(N 异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)和生物大分子明胶(gelatin)的互穿网络聚合物(PNIPAm/Gelatinsemi IPN和PNIPAm/GelatinIPN)水凝胶,该水凝胶的最低临界溶液温度(LCST)与PNIPAm水凝胶的LCST基本相同,均为33℃左右,但在LCST以下的平衡溶胀率减小、相变区域略微变宽。在此基础上,通过N 异丙基丙烯酰胺(NIPAm)与丙烯酸(AAc)交联共聚,改变了水凝胶的LCST,在pH=4 0的缓冲溶液中,各水凝胶的溶胀行为基本一致,与AAc含量无关,LCST都为28℃左右;在pH>4 0的缓冲溶液中,LCST随AAc组分含量的增加而增加,但温敏性减小。同时,AAc的加入,使水凝胶具有pH敏感性,敏感点为pH=4 5左右。还考察了该水凝胶降解的特点:戊二醛(GA)交联后的明胶网络,保留了明胶的生物降解性,但互穿网络水凝胶在实验条件下几乎未被胃蛋白酶和胰蛋白酶降解,在pH=9 6的碱性条件下,水凝胶可发生化学降解。     

Swelling Characteristics of pH- and Thermo-Sensitive Crosslinked Poly(Vinyl Alcohol) Grafts

Grafting of N-isopropylacrylamide, NIPAAm, onto partially and fully hydrolyzed poly(vinyl alcohol–g-maleic anhydride), PVA–MA, was carried out in presence of ammonium persulfate as initiator. The crosslinked PVA–MA–NIPAAm copolymers were prepared in presence of different weight percentages of methylene bisacrylamide, MBA, as crosslinker and N,N,N,N′-tetramethylethylenediamine, TMEA, as accelerator. Crosslinked PVA–MA–NIPAAm copolymers were prepared at two different temperatures 5 and 55 °C. The structural features of these grafts were confirmed by ¹H NMR analysis. Solution behaviors of both PVA–MA and PVA–MA–NIPAAm were evaluated from viscosity measurements. The swelling ratios of the crosslinked polymers were measured at different temperatures and pH values. The phase transition of the crosslinked gels was measured from DSC analysis. Crosslinked PVA–MA–NIPAAm grafts show different pH and temperature sensitivity. The swelling behaviors of PVA–MA–NIPAAm were referred to formation of hydrogen bonding between amide and carboxylic groups and also to hydrophobic aggregation of NIPAAm grafts.     

温敏聚N-异丙基丙烯酰胺的载药和释药性能研究

以对乙酰氨基酚为模型药物分子,温敏水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)为载体,研究了药物在凝胶上的负载和在不同温度(25和37℃)下磷酸盐缓冲溶液(pH 7.4)中的释放行为.结果表明,对乙酰氨基酚的负载量约为35wt％,并且与载体PNIPAAm存在氢键作用.药物在磷酸盐缓冲溶液中的体外模拟释放结果显示,当温度(37℃)高于凝胶的LCST时,对乙酰氨基酚释放的较慢;当温度(25℃)低于其LCST时,释放的较快.因此,可通过环境温度的改变达到APAP在载体PNIPAAm上控制释放的目的.     

HPMC/PNIPAAm温度敏感性水凝胶的制备及其对5-氟尿嘧啶的控制释放

以线型的羟丙基甲基纤维素(HPMC)和N-异丙基丙烯酰胺 (NIPAAm) 为原料,制备具有温度敏感性的半互穿网络水凝胶.采用荧光显微镜、红外光谱等对凝胶结构进行表征,并对不同HPMC / NIPAAm配比(W/W)的水凝胶的温度敏感性、溶胀和退溶胀动力学进行了研究.另外,以5-氟尿嘧啶(5-FU)为目标化合物,研究了...     

无机杂化倍半硅氧烷／磺化杂萘联苯聚醚酮质子导电复合膜

通过磺化反应制备了一系列不同磺化程度的磺化杂萘联苯聚醚酮（SPPEK）,采用共混法将无机杂化倍半硅氧烷（POSS）掺杂到IEC值为1．60的SPPEK中,通过溶液浇铸制得复合膜。对SPPEK／POSS复合膜进行了FTIR、TGA分析和SEM表观形貌观察。研究了SPPEK／POSS复合膜的吸水性、溶胀度和质子导电性,并与Nation 117进行对比。随着POSS的加入,复合膜的吸水性、溶胀度和氧化稳定性提高。SPPEK／POSS复合膜的室温电导率达到0．75×10^-2S·cm^-1,接近Nafion 117膜相同条件下的电导率（1．08×10^-2S·cm^-1）。随着温度升高,SPPEK／POSS复合膜的电导率逐渐增大。采用不同测试方法分别对复合膜的膜平面方向和厚度方向上的电导率进行了测试,表明在两个方向上的电导率相差较大,SPPEK／POSS复合膜室温下膜平面方向上的电导率达到2．1×10^-2S·cm^-1。     

温敏型聚合物PNIPA和P(NIPA-co-SA)的制备及其协助溶菌酶复性研究

采用反相悬浮法合成了温敏型聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)凝胶及其与丙烯酸钠(SA)的共聚凝胶P(NIPA-co-SA),对凝胶的形态、粒径分布、表面特性以及温敏性能进行了考察,共单体丙烯酸钠的引入使得凝胶的最大溶胀倍率和低临界溶解温度(LCST)都有明显的提高。将两种凝胶用于目标蛋白溶菌酶的体外复性过程,考察了其协助复性的效果。结果表明:当蛋白浓度为250μg·mL-1时,加入80mg·mL-1PNIPA凝胶可使溶菌酶的活性回收率由稀释复性的51.3%提高到72.9%;加入120mg·mL-1P(NIPA-co-SA)共聚凝胶可使活性回收率达到71.5%。溶菌酶的浓度越高,与稀释复性相比凝胶协助复性的效果就越好。复性后凝胶可方便地分离回收,PNIPA凝胶重复使用6次后,溶菌酶的活性回收率仍高于稀释复性15%以上。     

新型温敏性中空纤维膜的制备与表征

采用自由基聚合方法对中空纤维膜（hollow fiber membranes,HFMs）进行了N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）的接枝聚合,制备了一系列PNIPAAm-g-HFMs,同时考察了成纤维细胞在PNIPAAm-g-HFMs表面的培养与降温脱附情况。傅里叶红外光谱和元素分析结果表明PNIPAAm成功地在中空纤维膜上接枝聚合。动态接触角分析结果显示,当温度降至LCST以下,PNIPAAm-g-HFMs表面接触角明显降低;蛋白黏附测定结果进一步证实了当温度发生改变时,PNIPAAm-g-HFMs表面呈现亲疏水性质变化,即具有温敏性。37℃时,成纤维细胞在HFMs-0.005,HFMs-0.01和HFMs-0.05表面均能正常黏附、铺展与增殖;而HFMs-0.2不适宜细胞的黏附与生长。降温孵育后,黏附于PNIPAAm-g-HFMs表面的细胞发生明显的形态变化并从其表面发生脱附,细胞脱附率高达90%以上。以上实验结果表明,PNIPAAm-g-HFMs具有良好的温敏性,可实现细胞的降温脱附,可与生物反应器相结合用于贴壁型细胞的大规模扩增与降温收获。     

N-异丙基丙烯酰胺凝胶在乙醇水溶液中的溶胀平衡

N-isopropylacrylamide (NIPAAm) was used to synthesize NIPAAm homopolymer (nonionized) and NIPAAm-sodium methacrylate copolymer (ionized). The swelling equilibria for both gels were obtained in aqueous solution of ethanol with concentration ranging from 0 to 100%(by mass) at 25℃. The swollen gel in water shrank first with the addition of a small amount of ethanol and then reswelled with further addition of ethanol showing not only a discontinuous volume phase transition but also a typical reentrant phenomenon. A thermodynamic model based on the UNIQUAC with the “free-volume“ contribution was applied to correlate and predict the swelling behavior of the poly(NIPAAM)-gels in ethanol-water mixture.