温度敏感聚乙烯醇/ 聚N-异丙基丙烯酰胺核壳微球的制备与表征

周　巍，董　伟，田　波，刘宇光，侯　静

（黑龙江省科学院技术物理研究所，哈尔滨 150086）



温度敏感聚乙烯醇/ 聚N-异丙基丙烯酰胺核壳微球的制备与表征

周巍，董伟，田波，刘宇光，侯静

（黑龙江省科学院技术物理研究所，哈尔滨 150086）

摘要：采用反相微乳液聚合法成功地制备出聚乙烯醇/聚N-异丙基丙烯酰胺（PVA/PNIPAM）温敏性核壳微球，并用红外光谱（FT-IR）、激光粒度仪（LPS）和透射电镜（TEM）对PVA/PNIPAM的结构、粒径和形貌进行表征。结果表明，制备的PVA/PNIPAM微球粒径分布均匀，且具有明显核壳结构，微球具有对温度敏感的响应特性，在其低临界溶解温度（LCST）附近，微球粒径发生变化。

关键词：反相微乳液聚合；温敏性；核壳微球

PNIPAM对外界温度变化非常敏感，在LCST附近微小的温度变化可以使分子链亲水性和疏水性反转，使水凝胶发生可逆的、不连续的体积膨胀或收缩，因此作为药物控释材料具有很好的应用前景［3］，但由于其强度较低、凝胶本身空隙使其药物缓释性能较差，使其应用受到限制。PVA微球具有良好生物相容性、高溶胀倍率及快速溶胀速率等特性，适合作为药物缓释载体。如将聚PNIPAM包覆在PVA微球外层，该微球不仅具有稳定结构，还可通过PNIPAM在LCST附近的体积变化使微球具有温敏特性，从而制备温度敏感智能药物控释载体。

本工作通过反相微乳液聚合，通过设计一个氧化还原引发体系，使得N-异丙基丙烯酰胺在油水界面发生界面聚合，由于反应温度大于LCST，生成的聚N-异丙基丙烯酰胺由亲水性转变为疏水性，不断从水相液滴中析出，并被吸附在油水界面生成壳状结构胶囊，在水液滴内部的聚乙烯醇通过戊二醛发生化学交联，生成交联的聚乙烯醇水凝胶核，从而制备具有核-壳结构聚乙烯醇/聚N-异丙基丙烯酰胺微球。

1　实验部分

1.1主要试剂

PVA，PD1750±50；NIPAM，99%，Aldrich；1M HCl，实验室配制；戊二醛50%，Aladdin；过氧化二苯甲酰70%，Aladdin；四乙烯五胺化学纯，Aladdin；span 80 化学纯，天津市永大化学试剂有限公司；OP-10 化学纯，天津市致远化学试剂有限公司。

1.2PVA/PNIPAM核壳微球的制备

将50mL液体石蜡与3mL复合乳化剂混合，室温搅拌至乳化剂和油溶性溶剂完全混合，配置成油相；将0.5g聚乙烯醇和1g N-异丙基丙烯酰胺放入10mL去离子水中，室温搅拌至聚乙烯醇和N-异丙基丙烯酰胺完全溶解，加入0.25mL 1M盐酸和0.25mL戊二醛配置成水相；在室温搅拌条件下将水相缓慢滴加油相中，搅拌10min至水相均匀分散在油相中，50℃水浴加热30min后，向油相中缓慢滴加0.1mL四乙烯五胺后，加入0.043g过氧化二苯甲酰，继续反应3h，反应后离心、用乙醇清洗，干燥得最终产物。

1.3测试分析

1.3.1FT-IR分析

PVA、NIPAM、PVA/PNIPAM采用溴化钾压片制备样品。用thermofisher（美国），在500～3 000cm-1的范围内，分辨率为5cm-1，收集次数32次。

近年来,随着医学技术水平的不断发展与提高,急慢性肾功能衰竭晚期及急性中毒的患者行血液透析治疗后生存率及生活质量得到了显著提高,但由于患病人数的不断增加、血液透析护理人员缺乏、相关人员法律意识淡薄、操作技术的不规范等等问题,从而导致患者在血液透析过程中各种感染、低血压反应、导管脱落等不安全事件的发生[1],严重影响患者健康,甚至出现死亡。因此,临床中应当更加注重对护理人员的专业技术知识和操作的培训、加强护理人员责任心及法律意识,保证血液透析过程中的安全问题。笔者回顾性分析了我院64例血液透析患者的临床资料,总结分析在血液透析护理中的安全因素,并提出护理对策,现将结果报道如下。

1.3.2LPS分析

采用丹东百特公司BT-90纳米粒度仪测定粒子的粒径尺寸与分布。

1.3.3TEM分析

采用日本JEOL公司的JEM-2100进行观测，其工作电压为200KV，点分辨率是0.23nm。

2　结果与讨论

2.1TEM形貌表征

图1 PVA/PNIPAM微球TEM图片，a：（5000）；b（10000）Fig.1 The TEM images of PVA/PNIPAM ， a： PVA/PNIPAM（5000），b： PVA/PNIPAM（10000）

采用TEM对制备的微球进行形貌表征，由a图可见制备的微球形貌均匀，表面粗糙，粒径分布较窄，在1.2μm左右，进一步放大微球，我们可以清楚看到微球具有核壳结构，以表面粗糙的交联PVA做核，在核表面包覆一层致密的PNIPAM壳。

2.2红外光谱分析

由图2的PVA谱图中3 432 cm-1是OH的伸缩振动吸收峰，1 634 cm-1是未完全水解的醋酸乙烯酯的C=O伸缩振动吸收峰，在PNIPAM谱图中，1 657 cm-1和1 553 cm-1是酰胺（Ⅰ）和酰胺（Ⅱ）的特征吸收峰，1 621 cm-1是C=C双键伸缩振动吸收峰，1 369 cm-1为异丙基官能团 CH （CH3）2甲基特征吸收峰，将PVA/PNIPAM与 PVA和 PNIPAM的谱图对比，PVA/PNIPAM在1 621 cm-1处的吸收峰消失，说明PNIPAM发生聚合，同时在1 657 cm-1、1 634 cm-1、1 553 cm-1、1 369 cm-1出现了PVA和PNIPAM的特征吸收峰，结合TEM谱图，可以判断我们制备了PVA/PNIPAM核壳结构微球。

图2 PVA（a）， PVA/PNIPAM （b）和NIPAM （c）FT-IR红外谱图Fig.2 FT-IR spectra of PVA（a）， PVA/PNIPAM （b） and NIPAM （c）FT-IR

2.3温敏特性测试

图3 不同温度下PVA/PNIPAM微球粒径，a：25℃， b：35℃Fig.3 Effect of temperature on the particle size， a： 25℃， b：35℃

从图3 可以看出，温度从25℃升高到35℃，粒径由557nm缩小到480nm，微球的粒径随温度变化明显，这是由于PNIPAM在低临界溶解温度附近，分子链由伸展状态转变为收缩状态，从而导致微球体积收缩，粒径变小。

3　结论

通过反相微乳液法制备了具有核壳结构的PVA/PNIPAM微球，通过TEM对微球形貌进行分析，微球具有核壳结构。通过FT-IR光谱分析证明了核壳结构微球是由PVA和PNIPAM组成。通过激光粒度仪测定不同温度下微球的粒径，证明了微球具有温度敏感特性。

参考文献：

［1］聂光庭，段泰炜，荣建华. 核壳型载药微球的制备及其释药性能研究［J］.功能材料，2013，44（2）：221-225.

［2］李相晔，练成，支东彦，等.SiO2-HA/PNIPAm核壳温敏微凝胶的合成及其溶胀性能［J］.化学学报，2014，（72）：689-696.

［3］Yu Y L，Zhang M J，Li P F，et al. Monodisperse microspheres with poly （N-isopropylacrylamide）coreand poly（2-hydroxyethyl methacrylate） shell［J］. Journal of Colloid and Interface Science，2010，（346）：361-369.

中图分类号：TQ337+.1

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）10-0026-02

收稿日期：2016-03-10

Preparation and characterization of thermo-sensitivepolyvinyl alcohol/poly（N-isopropylacrylamide） microsphere

ZHOU Wei， DONG Wei， TIAN Bo， LIU Yu-guang， HOU Jing
（Technical Physics Institute of Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin 150086 ， China）

Abstract：Polyvinyl alcohol/poly（N-isopropylacrylamide） thermo-sensitive microsphere with core-shell structure were synthesized by inverse suspension microemulsion polymerization.the structure，particle size and morphology of PVA/PNIPAM were analyzed by Infrared spectroscopy（FT-IR），laser particle size analyzer（LPS）and transmission electron microscopy（TEM）.The results indicate that the size of PVA/PNIPAM microsphere have uniform distribution and have obviously core-shell structure，microsphere size change with temperature near the LCST.

Key words：Inverse suspension microemulsion polymerization； Thermo-sensitive； Core-shell microsphere