摘要
水凝胶是以水为分散介质、具有三维网络结构的高分子聚合物，性质柔软富有弹性，形态类似于橡胶、果冻。水凝胶最主要的特点是在水中能够保持一定的形状，吸收大量的水却不溶解于水。微观形貌为孔洞的交联结构，因此具有较强的吸附能力。基于其独特的内部结构，在药物缓释材料领域受到了广泛研究者的青睐。 根据水凝胶网络键合类型的不同，分为物理凝胶和化学凝胶两类。根据水凝胶对外界刺激的响应情况，分为传统型和环境响应型两类。传统型水凝胶对外界环境的刺激无变化，而环境响应型水凝胶根据外界环境（如温度、pH、光、电场、离子强度、光照等）的变化，自身发生溶胀或者收缩行为。基于环境响应型水凝胶显著的溶胀收缩性能，已经广泛应用于传感器、控释开关等领域。目前，除了传统的块状水凝胶，水凝胶微球以及纳米水凝胶等不同形态和尺寸的水凝胶也得到了极大地发展。相对而言，水凝胶微球体积小，方便植入人体达到药物定点释放的效果。而纳米水凝胶的尺寸在于纳米级的结构，容易穿透人体中的各种保护膜，在医学领域具有广泛的应用价值。 设计和开发无毒、可降解以及具有生物相容性等特点的生物高分子材料是未来材料领域可持续发展的主要思路，而以生物高分子为原料是制备这类高分子材料的重要策略之一。本论文以大豆分离蛋白(SPI)为原料，丙烯酸(AA)为单体，采用不同的聚合方法控制水凝胶的形态，最终制备了块状水凝胶、水凝胶微球以及纳米水凝胶，进一步研究了水凝胶的吸水性和药物缓释性能。 首先，通过溶液聚合(Solution Polymerization)制备了SPI/PAA复合水凝胶。该水凝胶宏观形态类似于透明的果冻。SEM微观结构显示出良好的三维空间结构，存在大量的孔洞。考察了SPI与AA的质量配比对SPI/PAA复合水凝胶宏观形态的影响，同时也考察了不同因素对其溶胀性能的影响。确定了最佳反应条件，在此条件下水凝胶的溶胀度最高达176g/g。溶胀行为表现出水凝胶的pH响应性。以牛血清白蛋白(BSA)为模拟药物，在pH=7.4、离子强度为0.01mol/L的磷酸缓冲液中，水凝胶载药量最高达0.5g/g干凝胶，不同水凝胶样品的累积释放率达90％以上。 其次，通过反相悬浮聚合(Inverse Suspension Polymerization)制备了SPI/PAA复合水凝胶微球。以溶有SPI的氢氧化钠(NaOH)溶液为水相，石油醚为油相，十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂，span80为助乳化剂，APS为引发剂，BIS为交联剂。水凝胶微球的宏观形态为球形颗粒，控制AA的投入量可以控制直径大小，直径控制在0.8-4mm之间，成功实现了对水凝胶微球宏观形态的控制。SEM微观结构显示明显的球形轮廓以及孔洞结构。以苯扎氯铵为模拟药物，在pH=7.4、离子强度为0.01mol/L的磷酸缓冲液中，水凝胶微球载药量最高达26.92mg/g，不同样品的累积释放率在60％-70％。 最后，通过反相乳液聚合(Inverse Emulsion Polymerization)制备了SPI/PAA复合纳米水凝胶。同样以溶有SPI的NaOH溶液为水相，石油醚为油相，SDS为乳化剂，span80为助乳化剂，APS为引发剂，BIS为交联剂。通过原料投加控制，无需添加乳化剂也可制备得到纳米水凝胶。SEM微观结构显示出明显的、分散均匀的球形结构，直径大小在80nm-200nm之间。DLS数据显示纳米水凝胶粒径分布在200-800nm。Zeta电位结果显示纳米水凝胶带正电荷，说明制备的纳米水凝胶的pH值小于大豆分离蛋白的等电点。以苯扎氯铵为模拟药物，在pH=7.4、离子强度为0.01 mol/L的磷酸缓冲液中，纳米水凝胶载药量最高达26mg/g，不同样品的累积释放率在60％-80％。 本论文采取相同原料、不同聚合方法得到三种新型复合水凝胶。通过聚合方法选择、控制原料配比成功实现了对产物宏观形态的控制，进一步实现了微观结构和尺寸的控制。复合水凝胶表现出较高吸水率，并对蛋白质、小分子药物等具有良好的负载效果，实现了有效地控制释放。为进一步探究这类复合水凝胶在环境领域以及生物医学领域的应用奠定了基础。
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