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聚氨酯水凝胶综合了水凝胶和聚氨酯两者的优点,引起人们很大的研究兴趣,并在生物医学领域得到了良好的应用。为了获得性能优异的水凝胶,本文用IPN技术将阴离子型水性聚氨酯与非离子型聚丙烯酰胺复合,得到了离子型和非离子型聚合物复合的pH敏感水凝胶,并研究了该水凝胶的载药释药性能。 本文首先以聚己二酸己二醇酯(PHA)、聚己内酯二元醇(PCL)、聚醚二元醇(N-210、N-220)、蓖麻油(C.O)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料合成了系列水性聚氨酯(WPU),通过全反射红外光谱(ATR)、电子拉力试验、吸水率和粘度等测试研究了软段类型(PHA、PCL、N-210和N-220)、NCO/OH摩尔比、交联度和亲水单体含量对WPU耐水性、力学性能、涂膜手感和外观等性能的影响,研究了WPU结构与性能的关系。研究发现,由聚酯PHA和PCL制备的WPU耐水性和拉伸强度优于聚醚N-210和N-220型WPU;WPU胶膜强度随着NCO/OH摩尔比的增大而增大;适度交联可以提高胶膜拉伸强度及耐水性;亲水单体含量越多,WPU乳液外观越好,粘度越大,胶膜吸水率越高;乙二胺扩链可以明显的提高胶膜的力学性能,降低胶膜的吸水率。 在研究了WPU结构与性能关系的基础上,采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚N-220、二羟甲基丙酸(DMPA)和三羟甲基丙烷(TMP)等原料合成交联型WPU,在此乳液中加入丙烯酰胺、交联剂和引发剂进行自由基聚合,制备具有IPN结构的水性聚氨酯-聚丙烯酰胺(WPU-PAAm)水凝胶,并对水凝胶进行IR、DSC和TEM等测试。结果表明,经分步IPN聚合得到了WPU-PAAm水凝胶,TEM显示WPU-PAAm干胶具有胞状形态结构,DSC和TEM测试均显示了水凝胶具有较好的相容性;WPU-PAAm水凝胶比纯WPU和PAAm具有更高的溶胀比,聚氨酯和聚丙烯酰胺两种聚合物基团间具有协同效应和互补效应,WPU和PAAm质量比为50比60时吸水能力最强,溶胀比达到11.16;对水凝胶采用TNO、ZX-10和壳聚糖3种抗菌药物载药,测试结果表明前两种载药水凝胶具有较好的抗菌性能,有很好的医用前景,但此水凝胶对壳聚糖载药性能不佳。 本文进一步研究了WPU-PAAm水凝胶的敏感性能,讨论了pH值、温度和交联剂用量等因素对水凝胶溶胀比的影响,为WPU-PAAm水凝胶在药物释放体系等方面的应用提供理论依据。研究表明,WPU-PAAm水凝胶具有明显的pH响应性,碱性介质中的溶胀比远大于酸性介质中,在pH=1～7的酸性条件下,水凝胶的溶胀比随pH增大而增大,WPU含量越高的水凝胶溶胀比越小,在pH=8～14的碱性条件下,水凝胶溶胀比随pH增大均迅速增大;交联密度对pH敏感型的WPU-PAAm水凝胶也有影响,交联密度越大,溶胀比越小;温度对弱碱性环境中的WPU-PAAm水凝胶溶胀比的影响较明显,在pH=2的酸性环境中和pH=14的强碱性环境中,温度的改变对水凝胶溶胀比影响不明显;WPU-PAAm水凝胶在pH=5和pH=7的溶液中交替放置表现出较好的溶胀-退胀平衡,具有较好的可逆性和稳定性。 论文最后以氯霉素和环丙沙星做为模板药物,采用吸附法对WPU-PAAm水凝胶载药,研究水凝胶的载药释药性能。SEM分析表明,合成的WPU-PAAm具有很好的相容性和孔道结构,WPU-PAAm水凝胶对氯霉素、环丙沙星均有很好的载药性能和缓释效果;WPU-PAAm水凝胶在pH=1～14的介质中溶胀比随pH的增加而增加,且在pH=2和pH=8的介质响应中表现出良好的重复性;水凝胶在碱性介质中的释药率大于酸性介质中的释药率,在37℃、pH=8的介质中,氯霉素和环丙沙星水凝胶在24小时后释药率都在80％以上;在碱性和酸性介质中,两种载药水凝胶的释药速度开始时均不大,约10小时后,释药速度增大,约24小时以后,释药速度减小,30小时后,释药达到最大,并在之后的时间内保持不变。