具有内部纳米相结构的新型微凝胶体系的制备、结构与性能研究

In this project, we will synthesize new co-monomers and then fabricate several novel environmental responsive microgels with internal nanophase structures by designing new cross-linking strategies based on the new co-monomers. We will systematically investigate the cross-linking structure and physical properties of the obtained new microgels as well as their capabilities in simultaneous loading and release of multiple drugs. With systematical studies, we shall illustrate the formation mechanism of internal nanophase structures as well as their controlling methods. Several novel microgels with internal nanophase structure, which are biocompatible and could simultaneously load and release hydrophilic and hydrophobic drugs, will be thus obtained. The studies of this project might provide new methods for tuning the cross-linking structures of the environmental responsive microgels and the experimental and theoretical bases for the real use of environmental responsive microgels as highly efficient carries for simultaneous delivery of multiple drugs.

在本项目研究中，我们将通过新型共单体的合成和新交联方案的设计，制备几种具有内部纳米相结构的新型环境响应性微凝胶，对所得微凝胶体系的交联网络结构、物理性能及其多药物的协同可控负载和释放性能进行深入研究，阐明和掌握微凝胶内部纳米相结构的形成机理和调控方法，获取具有内部纳米相结构、生物相容、能有效协同负载和可控释放亲、疏水药物的微凝胶体系，为环境响应性微凝胶交联网络结构提供新的调控方法，同时为环境响应性微凝胶体系在多药物的联合传输领域中的实际应用打下理论和实验基础。

本项目通过设计合成新的单体和引入功能基团，制备了具有内部纳米相结构的多重响应性微凝胶，探索所得新型微凝胶在药物释放、离子检测、防伪加密和聚合物超滤膜原位修复等方面的应用。分别设计并引入疏水的蒽醌基团、紫罗碱基团和聚集诱导发光基团到微凝胶的交联网络中，制备了具有内部纳米相结构的新型微凝胶体系，分别获得了具有pH、氧化还原、温度和荧光多重响应的微凝胶和具有AIE功能的多重响应微凝胶，所得微凝胶体系在紫外光照射下产生可视的颜色变化，可应用于信息显示和防伪墨水领域；分别将柳氮磺胺吡啶、羟基喹啉羧酸基团和含三联吡啶的单体引入到原位季铵化交联的离子型温敏性微凝胶中，构建了几种对环境中痕量重金属离子响应的新型微凝胶体系，分别获得了能对水环境中重金属离子Fe3+、Mn2+、Fe2+和Zn2+进行选择性响应的微凝胶；将依达拉奉药物负载于季铵化交联的温度和pH双重敏感离子型微凝胶中，该微凝胶在1mg/mL的浓度下具有很好的生物相容性，能够有效地穿透血脑屏障到达小鼠脑缺血损伤部分，实现药物的局域释放，提供局域的抗氧化和抗炎症作用，降低小鼠脑梗塞区的面积，有望应用于动物脑缺血损伤的治疗；将季铵化交联的离子型温敏性微凝胶应用于损伤聚醚砜超滤膜的原位修复，经过微凝胶修复后的超滤膜，其分子截留性能得到了恢复，能够继续使用，这种微凝胶原位修复水处理膜的方法有很好的潜在应用前景。本项目已在SCI收录的学术刊物上发表相关研究论文28篇。