532 nm光聚合在低单体浓度下快速制备纳米凝胶

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由于具有生物相容性、蛋白质吸附性、机械性能和化学成分可调节的优点,基于聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的纳米凝胶被广泛用于药物递送和组织工程研究。532 nm激光聚合具有穿透性强、适用范围广和反应条件温和的特点,课题组前期的工作实现了532 nm精准聚合制备超小尺寸的纳米凝胶,但聚合速度低。因此,提高聚合速度的同时实现对聚合的精确控制,成为我们需要解决的问题。本文利用两亲性PEGDA单体在水中的自组装行为,通过调整胶束聚集体之间距离的方法调控交联发生的区域,达到对聚合精确控制的目的。同时利用扩束方法加快聚合速率,并分析不同反应参数对制备的纳米凝胶性能的影响。主要内容如下:PEGDA在水中可形成三种自聚集形态。对比了在临界胶束浓度(CMC)以上和以下制备得到的纳米凝胶的性能。CMC以下浓度的实验中,不扩束实验对聚集体形态有强烈的依赖性而形成了特殊形貌的纳米凝胶。而扩束实验适应性更广,能够在CMC上下浓度制备出球形纳米凝胶。通过降低单体浓度调节胶束聚集体之间的距离,使光交联倾向于发生在胶束和胶束聚集体内部,而不是胶束聚集体之间。采用激光扩束方法实现在低单体浓度下快速聚合,对比了扩束和不扩束实验制备的纳米凝胶的性能,扩束实验增大的曝光面积使得体系中不同区域光引发剂的引发效率相同,而不扩束实验微小的反应区域导致了聚合程度不均匀的现象。进行了不同倍数的扩束实验探究双键交联速率,结果发现双键转化效果相同时,n倍的扩束可以让反应时间呈n~2倍缩减。考察了反应参数(单体浓度、反应时间、功率密度、搅拌转速、透析袋截留分子量)对制备得到的纳米凝胶形貌和粒径的影响,对比了不同反应参数对扩束和不扩束实验制备的纳米凝胶性能的影响。最终确定了4倍扩束实验的理想反应参数(单体浓度为20 mg/m L,反应时间为2 min,功率密度采用30 m W/cm~2,搅拌转速为800 r/min,透析袋选用3500 Da的截留分子量),实验证明扩束实验相比于不扩束实验有更好的适应性和便捷性。
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