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以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)、丙烯酸(AAc)、丙烯酰胺(AAm)和甲基丙烯酸丁酯(BMA、)为原料,运用互穿网络技术,合成了三种亲水性不同的温度及pH敏感的PAAc/P(NIPAm-co-BMA)、PAAc/PNIPAm和PAAc/P(NIPAm-co-AAm)互穿聚合物网络(IPN)水凝胶, 通过与共聚凝胶PNIPAm、P(NIPAm-co-BMA)和P(NIPAm-co-AAm、)的对比分析,系统研究了NIPAm系IPN凝胶的温敏特性、溶胀和退胀行为、载药与释药性能。
采用红外光谱(IR-)、示差扫描量热法(DSC)等手段对NIPAm系IPN凝胶的结构、氢键相互作用和水在凝胶中的存在状态进行了表征与分析。实验表明,NIPAm系IPN凝胶与共聚凝胶相比,由于有效交联密度大,其强度显著提高,且凝胶疏水性越强,压缩模量增大。所制IPN凝胶对温度和pH的脉冲刺激具有可逆响应性,随着凝胶亲水性的增强,对温度和pH的响应越灵敏。并且发现NIPAm系IPN凝胶在纯水中具有热胀温敏特性,在酸性条件下(pH=2.2)无温敏特性,在碱性条件下(pH=7.4)表现出热缩温敏特性。对NIPAm系IPN凝胶在不同条件下的溶胀与退胀行为的分析表明,IPN凝胶的吸水溶胀为非Fick过程,由高分子链松弛控制溶胀速率。随着凝胶的亲水性增加,凝胶的初始溶胀速率和退胀速率加快,平衡溶胀度增大,最终水保留率减少。
载药与释药实验结果表明,随着凝胶亲水性的增强,亲水性药物水杨酸钠的载药率提高,而增强凝胶的疏水性有利于提高水杨酸的载药率。分别考察了干态载药凝胶和湿态载药凝胶的释药规律,从凝胶的溶胀、药物的溶解性、凝胶与药物间的相互作用等方面对NIPAm系IPN凝胶的药物释放性能进行了分析。干态载药凝胶的药物释放率主要与凝胶的亲水性有关,凝胶的亲水性越强,释放率越大。湿态载药凝胶的亲水性增加有利于水杨酸的释放,但对水杨酸钠的释放率影响较小。干态载药凝胶在45℃水中的释药率大于25℃时的释药率,而湿态载药凝胶在45℃时的释药率小于25℃时的释药率。