一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法，包括：将N‑异丙基丙烯酰胺、交联剂和乳化剂溶于去离子水中，氮气氛围下，搅拌，65～80℃保温，然后加入引发剂，继续反应0.5～4h，透析，得到PNIPAM；将交联剂加入到PNIPAM的水溶液中，氮气氛围下，搅拌，加入AA，搅拌，加入引发剂和催化剂，反应0.5～1.5h，透析，得到PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶；将Fe

Preparation method of carrier dioxide nano hydrogel based on interpenetrating network structure

The invention relates to a load of ferroferric oxide nano hydrogel preparation method, interpenetrating network structure based on N will include: N-isopropylacrylamide, crosslinking agent and emulsifier dissolved in deionized water, nitrogen atmosphere, stirring, 65 ~ 80 DEG C, then adding initiator, reaction to 0.5 ~ 4h, dialysis, get PNIPAM; crosslinking agent is added to the aqueous solution of PNIPAM, N2 atmosphere, mixing, stirring, adding AA, adding initiator and catalyst, reaction of 0.5 ~ 1.5h, dialysis, PNIPAM/PAA IPN hydrogel nanoparticles; Fe

【技术实现步骤摘要】
一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法
本专利技术属于纳米水凝胶的制备领域，特别涉及一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法。
技术介绍
水凝胶是指一类由物理或化学交联而形成，可以吸收大量水分并保持其三维结构的软物质。智能纳米水凝胶能响应环境信息，如温度、pH、磁、光等的微小变化，产生相应的体积变化，因此其在化学传感器、药物控释、物质分离等领域有重要的应用价值。其中，温度和pH作为两种重要的环境条件，受到外界关注。而最典型的制备温敏/pH响应性纳米水凝胶的单体为N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与丙烯酸(AA)，例如Hu等人用PNIPAM与PAA制备具有互穿网络结构的纳米水凝胶，并研究其晶体的有序结构。(HuZ,XiaX.HydrogelNanoparticleDispersionswithInverseThermoreversibleGelation.AdvancedMaterials,2004,16(4):305-309.)；Lai等研究了NIPAM与AA共聚纳米水凝胶的活性与稳定性。LaiE,WangY,WeiY,etal.Covalentimmobilizationoftrypsinontothermo-sensitivepoly(N-isopropylacrylamide-co-acrylicacid)microspHereswithhighactivityandstability.JournalofAppliedPolymerScience,2016,133(21)。制备刺激响应性水凝胶的方法主要有无规共聚法，核壳结构法，互穿网络结构法。互穿聚合物网络是由2种或多种聚合物分子链相互贯穿或缠结形成三维网络结构。在互穿网络水凝胶中，聚合物之间没有化学键链接，各自保持着原有性能，同时，还产生特殊的协同作用，加快智能水凝胶的响应速率，在制备多重响应性水凝胶上受到学者的青睐。近年来，磁性复合微球作为一种新型的功能高分子材料，由于兼具高分子微球的众多特性和磁响应性，受到广泛关注。常见的磁性粒子有Fe3O4,CrO2等金属氧化物以及CoFe2O4等铁酸盐类物质。由于Fe3O4纳米颗粒具有超顺磁性、高的磁化率以及良好的生物相容性，在生物医药应用方面受到学者们的青睐。然而，传统的Fe3O4磁性纳米颗粒由于其易聚集以及水相不兼容，限制其在各领域的应用，若将磁性纳米颗粒装载于聚合物微球中，不仅使其在水中具有良好分散性，复合微球还兼具超顺磁性，最终能广泛应用于药物靶向治疗、磁共振生物成像等生物领域。例如：HariomGupta等将Fe3O4装载于DHA中，并成功应用于磁共振成像。(GuptaH,PaulP,KumarN,etal.OnePotSynthesisofWater-DispersibleDHACoatedFe3O4NanoparticlesunderAtmospHericAir:BloodCellcompatibilityandEnhancedMagneticResonanceImaging.JournalofColloid&InterfaceScience,2014.)，MaliheKheirabadi等利用原位聚合将Fe3O4包载于hyaluronicacid中，并进行细胞毒性测试。KheirabadiM,ShiL,BagheriR,etal.Insituforminginterpenetratinghydrogelsofhyaluronicacidhybridizedwithironoxidenanoparticles.BiomaterialsScience,2015,3(11):1466-1474.
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法，该方法合成工艺简单易行、绿色环保；最终产物同时具有pH/温度/磁三重响应性，能在水中稳定存在，在水介质中分散良好；并且，该复合纳米凝胶的体积相转变温度(VPTT)不随亲水性单体的引入量以及磁性颗粒的增多而改变(改变量小于1℃)，始终维持在34℃，在药物负载和控制释放等领域具有广阔前景。本专利技术的一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法，包括：(1)将单体N-异丙基丙烯酰胺NIPAM、交联剂和乳化剂溶于去离子水中，氮气氛围下，搅拌，65～80℃保温30～50min，然后加入引发剂，继续反应0.5～4h，透析，得到聚N-异丙基丙烯酰胺PNIPAM；(2)将交联剂加入到步骤(1)中PNIPAM的水溶液中，氮气氛围下，搅拌，冰浴条件下加入单体丙烯酸AA，搅拌，加入引发剂和催化剂，反应0.5～1.5h，透析，得到PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶；其中，PNIPAM与AA的质量比为100：2～20；(3)将Fe2+与Fe3+加入到步骤(2)中PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶中，搅拌3～12h，室温下加入氨水，反应1～3h，透析，得到基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶(载有Fe3O4的磁性纳米凝胶)；其中，Fe3+与PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶的质量比为0.01～0.8：100，Fe3+与Fe2+的质量比为0.01g～0.3g:0.0037g～0.11g。所述Fe2+与Fe3+的来源优选为FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O。所述步骤(1)中N-异丙基丙烯酰胺、交联剂、乳化剂和引发剂的质量比为100：1～3：2～5：3～6。所述交联剂为N,N'-甲叉双丙烯酰胺MBA；乳化剂为十二烷基硫酸钠SDS；引发剂为过硫酸铵APS。所述步骤(2)中PNIPAM的水溶液的质量浓度为1.36％。所述步骤(2)中AA、交联剂、引发剂和催化剂的质量比为100：10～30：3～6：3～6。所述交联剂为N,N'-甲叉双丙烯酰胺MBA；引发剂为过硫酸铵APS；催化剂为焦亚硫酸钠Na2S2O5。所述步骤(3)中氨水浓度为25-30wt％，氨水与Fe3+的质量比为(0.01～0.3g：1～5g)。所述氨水的用量为1～5g。所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中透析的条件为：采用超纯水浸泡3-7天，每天换3次水；所用透析袋的截留分子量为8000-14000。所述步骤(3)中基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的粒径为230～565nm。本专利技术以制备温敏性高分子聚(异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)的单体异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体，以亲水性的丙烯酸(AA)为功能单体，采用乳液聚合的方法，实现调节体积pH相转变的智能性。本专利技术利用亲水性单体AA在碱性条件下，电离出COO-的特点，将铁离子与其络合作用引入IPN结构纳米水凝胶中，通过原位聚合，铁离子与氨水作用生成Fe3O4，成功制备载有Fe3O4的磁性纳米水凝胶。有益效果(1)本专利技术采用的方法工艺简单，原料易得，绿色环保，制备所得的互穿网络结构(IPN)纳米水凝胶，不仅比传统的PNIPAM有更良好的生物相容性，同时亲水性单体AA的加入赋予了纳米水凝胶pH敏感性；(2)本专利技术将Fe3O4通过原位聚合载入互穿网络结构纳米水凝胶中，赋予纳米水凝胶磁性性能，在药物控释，蛋白质分离等领域有很大应用前景；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法，包括：(1)将单体N‑异丙基丙烯酰胺NIPAM、交联剂和乳化剂溶于去离子水中，氮气氛围下，搅拌，65～80℃保温30～50min，然后加入引发剂，继续反应0.5～4h，透析，得到聚N‑异丙基丙烯酰胺PNIPAM；(2)将交联剂加入到步骤(1)中PNIPAM的水溶液中，氮气氛围下，搅拌，加入单体丙烯酸AA，搅拌，加入引发剂和催化剂，反应0.5～1.5h，透析，得到PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶；其中，PNIPAM与AA的质量比为100：2～20；(3)将Fe

【技术特征摘要】
1.一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法，包括：(1)将单体N-异丙基丙烯酰胺NIPAM、交联剂和乳化剂溶于去离子水中，氮气氛围下，搅拌，65～80℃保温30～50min，然后加入引发剂，继续反应0.5～4h，透析，得到聚N-异丙基丙烯酰胺PNIPAM；(2)将交联剂加入到步骤(1)中PNIPAM的水溶液中，氮气氛围下，搅拌，加入单体丙烯酸AA，搅拌，加入引发剂和催化剂，反应0.5～1.5h，透析，得到PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶；其中，PNIPAM与AA的质量比为100：2～20；(3)将Fe2+与Fe3+加入到步骤(2)中PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶中，室温下加入氨水，反应1～3h，透析，得到基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶；其中，Fe3+与PNIPAM/PAA互穿网络结构纳米水凝胶的质量比为0.01～0.8：100，Fe3+与Fe2+的质量比为0.01～0.3：0.0037～0.11。2.根据权利要求1所述的一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中N-异丙基丙烯酰胺、交联剂、乳化剂和引发剂的质量比为100：1～3：2～5：3～6。3.根据权利要求2所述的一种基于互穿网络结构的载四氧化三铁纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂为N,N'-甲叉双丙烯酰胺M...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁希华，李晓晓，李雪婷，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31