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本论文从合成N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)与葡聚糖的共聚及互穿(IPN)水凝胶出发,研究环境刺激下凝胶的溶胀、吸附行为,并进一步探索其在生物分离中的应用。 本文采用甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)对葡聚糖(Dextran 40000)进行化学改性,合成出了具有反应活性的葡聚糖衍生物(GMA-Dex);使用过硫酸铵和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺作为氧化还原引发剂引发GMA-Dex与NIPA聚合,合成出了质量比r(r=GMA-Dex/(GMA-Dex+NIPA))分别为0.2、0.4、0.5、0.6和0.8的新型共聚水凝胶(P(NIPA-co-GMA-Dex))。利用红外光谱(IR)分析和核磁共振(1H-NMR)等方法对GMA-Dex及P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶的结构和组成进行了表征,并分别考察了不同r值对凝胶的较低临界溶解温度(LCST)、溶胀性、退溶胀/再溶胀动力学等性能的影响。结果发现,P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶具有温度敏感性,pH值敏感性和离子强度敏感性。同时,P(NIPA-co-GMA-Dex)水凝胶对温度的响应还具有很好的可逆性。室温(20℃)时,P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶具有较高的溶胀率,而且r越大,凝胶的溶胀率越小。P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶的LCST均大于PNIPA凝胶的LCST(32℃),并且随r的增大而增大。退溶胀动力学的研究结果表明在50℃时,凝胶剧烈收缩,并且其r越大,凝胶退溶胀越慢,水保留率越高。再溶胀过程中,凝胶的再溶胀速率随着r的增大而增大,但均低于PNIPA凝胶再溶胀速率。此外,通过变化氯化钠的浓度来改变溶液的离子强度,研究了离子强度对P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶溶胀率的影响。发现所有凝胶都具有相似的变化趋势,当离子强度低于0.5mol L-1时,凝胶具有较高的溶胀率;而当离子强度逐渐增大至2mol L-1时,凝胶溶胀率则显著变小,其中r=0.8凝胶的溶胀率仅为其在水中溶胀率的1/10。 本文成功合成了GMA-Dex与PNIPA的互穿/半互穿凝胶,并对凝胶的溶胀性能进行了研究,发现PNIPA/GMA-Dex半IPN和IPN凝胶同样具有对温度敏感的特性。改变NIPA和GMA-Dex的配比对凝胶的溶胀率、退溶胀率和再溶胀率都有很大的影响。一般的GMA-Dex的质量百分比c越大,凝胶的溶胀率越小,LCST越高,退溶胀、再溶胀速率越慢。 通过凝胶的单轴压缩实验对P(N IPA一co一GMA一Dex)凝胶的力学性能进行了研究。发现P(N IPA一co一GMA一Dex)凝胶具有较好的力学性能,其剪切模量和有效交联密度均随着r的增加而增大。 本文对P困IPA一co一GMA一Dex)凝胶在生物分离中的应用进行了初步的研究。结果表明P困IPA一co一GMA一Dex)凝胶与十二烷基硫酸钠(SDS)、芦丁和丙氨酸之间的相互作用具有明显的对温度的依赖性,当温度高于凝胶的LCST时,凝胶与SDS、芦丁和丙氨酸之间的相互作用显著增强,对它们的吸附量也会相应增加,这种特性有望在生物大分子的纯化、分离等领域得到实际应用。通过考察P伽IPA一co一GMA一Dex)凝胶对多糖和蛋白质的浓缩分离行为发现,P伽IPA一co一GMA一Dex)凝胶对多糖和蛋白质的分离效率在LCsT附近发生突跃,显示出较好的浓缩分离能力。