功能高分子材料学 教学课件 作者李青山 7.ppt

Zion Consulting Confidential 洛杉矶刺激应答性凝胶专题研讨会 1991.11 日本筑波科学城第二届高分子凝胶论文研讨会 1991.12 日本神奈川县大矶町召开第一届国际智能材料 1992.03 美国 1994 法国 1996 20世纪50年代 A katchalsky和Wuhn首次建立起用凝胶在PH变动下伸缩而产生的动力来驱动“化学—机械”体系 20世纪70年 T．Tanaka等人用交联的聚丙烯酰胺及经过水解处理的离子化凝胶进行了一系列研究 20世纪80年 T．Tanaka并用数学语言和方法来描述，建立起凝胶溶胀和收缩的理论模型 7刺激响应性高分子凝胶 温敏性凝胶 pH响应性凝胶 生理活性凝胶 电场响应凝胶 光敏性凝胶 响应不同刺激信号的高分子凝胶 压敏性凝胶 磁场响应凝胶 化学物质响应性凝胶 D B C A 人造肌肉模型 化学阀 药物释放系统 治理沙漠、改良土壤、解决水土保湿 利用凝胶的外部环境刺激下的变形，人们没想出各样的化学能 机械转变系统 凝胶的应用前景 DDS结构单元 . 1 原理:一是通过有机合成或生物技术研究出大量的令人注目的生理活性物质；二是不断的研究改进给药方式，把生理活性物质物质制成合适的剂型。 2 药物释放体系(DDS) :能够在固定时间内，按照预定方向全身或某一特定器官连续释放一种或多种药物，并且在一段固定时间内，使药物在血浆和组织中的浓度能稳定于某一适当水平。该浓度是使治疗作用尽可能大而副作用尽可能小的最佳水平 7智能药物释放体系 DDS原理 浸含药物的凝胶粒子在身体正常状态下呈收缩状态，因为形成致密的表面层的可以使药物保持在粒子内。当感受到疾病信息后，凝胶体积膨胀，使浸含的药物通过扩散释放出凝胶粒子；当身体恢复正常时，凝胶又恢复到收缩状态，从而抑制了药物的进一步扩散。 图示 Text 类型 举例 说明 水凝胶 聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙二醇、明胶、纤维素染生物和海藻酸盐等 水凝胶的孔隙较大适于高相对分子质量药物如生长激素、干扰素、催产素和胰岛素等蛋白质和多肽的控制和释放 生物降解聚合物 脂肪族聚酯类 聚乙交脂、聚丙交脂、聚3-羟基丁酸酯等 聚磷酸脂类 芳氧基磷氮烯聚合物、氨基酸脂氮烯聚合物 聚酐类 聚丙酸酐、聚羟基苯氧基乙酸酐、聚羟基苯氧基戊酸酐 聚原酸脂类 十一烷和1,6-己二醇共聚物 聚氨基酸 谷氨酸和谷氨酸乙酯共聚物 天然高分子 胶原壳聚糖 脂质体 卵磷脂 药物释放体系中的高分子材料 图示 图示 图示 聚合物的降解 溶胀控制药物释放机制 高水溶性药物释放体系 原理：运用渗透控制的释放系统 原理：化学降解和物理降解 原理：通过聚合物溶胀来控制 不同刺激信号响应 化学刺激体系 物理刺激体系 葡萄糖响应体系 交换型自调节胰岛素释放体系 转换型胰岛素响应葡萄糖释放体系 光响应释放体系 电响应释放体系 磁控制药物释放体系 PH响应性药物释放体系 生物刺激体系 靶向药物释放体系 结合药物释放体系 智能药物释放体系 图 不同刺激信号响应的药物释放体系 微加工药物释放系统 口服药物释放系统 透皮药物释放系统 透皮药物释放系统 粘膜药物释放系统 细胞微囊化药物释放系统 不同给药系统的响应体系 8、智能高分子膜材料 发展现状：膜技术由于高效、实用、可调、节能和工艺简单等，已被广泛应用，并产生了极高的经济效益 科学前沿：最近一大专家学者正致力模拟生物细胞膜开发能响应各种环境变化的先进膜材料 生物细胞膜则不仅能感知环境变化，而且可以响应环境变化以改变自身特性 不足：目前已应用于生产和科学研究的膜材料，并不能响应环境的变化 原理 膜是一种二维材料，当外界环境以化学信号和物理信号刺激时，膜的智能化表现为：高分子链的单键内旋转使具有一定势能的高分子构象发生形态变化，对刺激进行响应，表现出相应的物理化学性能。 PH敏感材料 温度敏感材料 电场敏感材料 光敏感材料 有机膜高分子材料分类 现状 特征 原理 无机膜材料 无机膜材由于耐高温、耐腐蚀能满足工业生产要。进十年来发展较快，销售额已占市场的10%～20%，并不断增加。 耐高温、耐腐蚀、抗微生物降解、机械强度高、易于清洗和使用寿命长 通过对无机膜进行表面修饰,引入某些化合物，以调变微孔的表面性质，改变介质与孔壁之间的相互作用，从而改善膜的传递与分离机理,赋予其智能化。 1.化学传感器膜 化学传感器根据其用途可分为气体传感器、湿度传感器、离子传感器等，检测对象分别为气体、湿度 传感膜材料 2.生物传感器膜 原理是将分子识别元件中的生物敏感物质与待测物发生化学反应后所产生的化学或物理变化再通过信号转换器转变成电信号进行测量的。 3.光学传感器膜 一种是生物活性物质的敏感分子直接和光学转换器相连接的内传感器；另一种是敏感分子与