基于N-异丙基丙烯酰胺的温敏微型磁性凝胶的制备及其应用

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dianquan999
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当前,由外部环境(例如:光,磁场,超声或电场等)驱动的无燃料式微型执行器的研究发展十分迅猛,尤其是磁驱动型微纳执行器,它们结构和种类十分丰富,并且具有多种多样的驱动方式和运动模式,其应用范围也是比较广泛的:例如生物体内药物递送及释放,微纳尺度物体运输,环境各项指数的监测及修复等方面。与此同时,这些微执行器也面临着诸如生物相容性较差,制备方法复杂,所需制备设备昂贵且难以实现大批量快速制备等问题。因此,亟需一种制备方法简单,生物相容性较好,易于大批量制备且有实际应用前景的磁驱动微型执行器,来满足相关的不同应用需求。本课题设计和制备了一种搭载纳米Fe3O4磁性颗粒的微型磁性棒状凝胶执行器。我们采用丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺作为凝胶基体,并且利用水热法制备了纳米Fe3O4磁性颗粒进行磁性掺杂,然后在聚乙烯毛细管中通过模板法制备了棒状微型磁性凝胶执行器。成功地实现了微型磁性棒状凝胶执行器在指定的磁场下能运动的特定的位置然后进行特定的运动模式如转动。利用其在不同粘度液体中的失步前最大转速与相应所在磁场强度和本身长度变化的数据统计,实现了一种可用于微量液体粘度标定检测的微型磁性棒状凝胶执行器体系。同时,我们在其内部搭载了一种荧光物质——罗丹明6G,观察并统计了所制备的微型凝胶执行器在水环境中,罗丹明6G的释放情况,其具体条件包括:正常情况下的释放情况;处于搅拌时的释放情况;以及在温度变化的条件下使用聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)制备的温敏响应型微型凝胶下的释放情况等,实现了不同释放速度的调控,也可以通过温度变化实现脉冲式的超快速释放。本课题主要基于对磁控式微型执行器的研究和拓展,开发了一种可大批量制备且制备方法简单,所需设备简易,且有实际应用前景的微型磁性凝胶执行器。我们开发的微纳粘度计能够实现对于微量液体粘度的测量,特定位置粘度的实时测量和跟踪,以及水环境中特定物质的释放及生物体内药物缓释等应用研究,具有一定的应用潜力和发展前景。
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