论文部分内容阅读
将无机纳米粒子与智能微凝胶结合起来形成的智能复合微凝胶是一类近年来受到高度关注的先进智能材料,它不仅具有无机纳米粒子的独特性能,而且这些性能还可响应外界刺激发生变化,因此智能复合微凝胶在药物靶向输送和可控释放、医学诊断、生物传感器和智能微反应器等领域具有诱人的应用前景。本文将具有独特光学性能的金纳米棒(AuNRs)负载在聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶中,形成具有核壳结构的温敏性复合微凝胶,它具有形态结构规整、AuNRs含量均一和AuNRs之间无相互干扰等优点。不过这种智能复合微凝胶和其它智能微凝胶一样,通常以胶体粒子的形式分散在水中,或经冷冻干燥成为粉末状,以这两种形式存在的智能复合微凝胶的实际应用领域有限,如作为药物输送载体等。为此本文采用离心分离并结合后交联的方法使这类智能复合微凝胶组装在一起形成有宏观尺寸而且稳定的组装产物,其应用范围将会大大拓宽,如用于传感器、生物材料或表面增强拉曼光谱的基底等。本文取得的有价值的研究结果有以下三方面：(1)采用种子生长法合成了形状较规整的,长径比小于5的AuNRs。在一定范围内通过控制硝酸银和种子溶液的用量可调节AuNRs的长径比。用透射电镜(TEM)、小角X射线散射(SAXS)、紫外—可见—近红外光谱(UV-vis-NIR)三种方法测试了AuNRs的长径比,在长径比小于3的情况下,三种方法的测试结果比较接近。TEM法能直观地观察到AuNRs的形状和其中夹杂的球形金纳米粒子的含量情况,但其测定的是局部范围内少量AuNRs的长径比。UV-vis-NIR和SAXS两种方法测定的是整个样品中AuNRs长径比的平均值,但难以直接观察到AuNRs的形状,也不能获得其长径比分散性的信息。(2)采用3-丁烯酸(3-BA)对AuNRs的表面进行改性,然后通过种子沉淀聚合法将PNIPAM包覆在AuNRs表面,形成AuNR@PNIPAM复合微凝胶。TEM观察结果表明制得的AuNR@PNIPAM复合微凝胶具有规整的核壳结构而且单分散性较好。通过动态激光光散射(DLS)测试AuNR@PNIPAM复合微凝胶在不同温度下的水动力学直径,结果发现它和纯PNIPAM微凝胶一样具有温敏性,体积相转变温度(VPTT)随着复合微凝胶壳层厚度的下降而增加,而与壳层的交联密度关系不大。UV-vis-NIR光谱测试结果显示AuNR@PNIPAM复合微凝胶具有定域表面等离子体共振(LSPR)光学性能,其横向LSPR峰的位置随温度变化不大,而纵向LSPR峰的位置与温度有明显的依赖关系。AuNR@PNIPAM复合微凝胶的PNIPAM壳层越厚,其纵向LSPR峰位置随温度变化的幅度越大；壳层的交联密度越小,纵向LSPR峰位置随温度变化的幅度也越小。另外,AuNR@PNIPAM复合微凝胶的纵向LSPR峰位置随温度变化具有良好的可逆性。(3)通过沉淀共聚法对AuNR@PNIPAM复合微凝胶的表而进行改性,使其表面带有可与醛基发生化学反应的氨基基团。表而改性对复合微凝胶的温敏性没有太大的影响,只是改性后复合微凝胶的zeta电位明显增大,粒径增加了约20nm。采用离心分离法使AuNROPNIPAM复合微凝胶紧密堆砌形成组装产物,然后加入戊二醛,通过戊二醛与复合微凝胶表面氨基发生的缩合反应使它们之间形成化学连接。超声震荡试验结果表明所制得的复合微凝胶组装产物在水介质中具有良好的稳定性,通过光学显微镜观察到复合微凝胶组装产物具有可逆的温敏性。