Poli (N-izopropilakrilamid) - Poly(N-isopropylacrylamide)

Poly (N-izopropilakrilamid)
PNIPA.png
Identifikatorlar
ChemSpider
  • yo'q
Xususiyatlari[1]
(C6H11YO'Q)n
Molyar massao'zgaruvchan
Tashqi ko'rinishoq qattiq
Zichlik1,1 g / sm3
Erish nuqtasi 96 ° C (205 ° F; 369 K)
Xavf[1]
Xavfsizlik ma'lumotlari varaqasiTashqi MSDS
NFPA 704 (olov olmos)
Boshqacha ko'rsatilmagan hollar bundan mustasno, ulardagi materiallar uchun ma'lumotlar keltirilgan standart holat (25 ° C [77 ° F], 100 kPa da).
Infobox ma'lumotnomalari

Poly (N-izopropilakrilamid) (turli xil qisqartirilgan PNIPA, PNIPAAm, NIPA, PNIPAA yoki PNIPAm) a haroratga ta'sir qiluvchi polimer bu birinchi edi sintez qilingan 1950-yillarda.[2] Uni sintez qilish mumkin N- savdoda mavjud bo'lgan izopropilakrilamid. U orqali sintezlanadi erkin radikal polimerizatsiya va turli xil ilovalarda foydali bo'lishi uchun osonlikcha funktsionalizatsiya qilinadi.

U uch o'lchovli shakllantiradi gidrogel qachon o'zaro bog'langan bilan N, N ’-metilen-bis-akrilamid (MBAm) yoki N, N ’-istamin-bis-akrilamid (CBAm). 32 ° C (90 ° F) dan yuqori suvda qizdirilganda u qaytariluvchan bo'ladi eritmaning past kritik harorati (LCST) fazali o'tish shishgan gidratlangan holatdan tortib susaygan suvsiz holatga o'tib, taxminan 90% yo'qotadi hajmi. PNIPA suyuqlikni yaqin haroratda chiqarib yuborganligi sababli inson tanasi, PNIPA ko'plab tadqiqotchilar tomonidan mumkin bo'lgan ilovalar uchun tekshirilgan to'qima muhandisligi[3][4] va nazorat ostida dorilarni etkazib berish.[5][6][7]

Tarix

Poli sintezi (N-izopropilakrilamid) ning sintezi bilan boshlandi akrilamid monomer Sprecht tomonidan 1956 yilda.[8] 1957 yilda Shearer keyinchalik kemiruvchilarga qarshi vosita sifatida foydalanish uchun PNIPA deb aniqlanadigan birinchi dasturni patentladi.[9] Dastlabki ish PNIPA ning moddiy xususiyatlarini nazariy jihatdan qiziqishi bilan ajralib turardi. PNIPAning birinchi hisoboti 1968 yilda bo'lib, unda suvli eritmalardagi noyob termal xatti-harakatlar yoritilgan.[10] 1980-yillar suvli eritmalardagi o'ziga xos issiqlik harakati tufayli potentsial dasturlarni amalga oshirish bilan PNIPA-larga qiziqish uyg'otdi.[2]

Kimyoviy va fizikaviy xususiyatlar

PNIPA eng ko'p o'rganilgan termosensitiv gidrogellardan biridir. Suyultirilgan eritmada u a spiraldan globulaga o'tish.[11] PNIPA qizdirilganda teskari eruvchanlikka ega. U o'zgaradi hidrofillik va hidrofobiklik birdaniga LCST.[12] PNIPA past haroratlarda o'zini o'zi hal qilish uchun buyurtma qiladi vodorod aloqasi allaqachon tartibga solingan suv molekulalari bilan. Suv molekulalari PNIPA ning qutbsiz mintaqalari atrofida yo'nalishi kerak, bu esa pasayishiga olib keladi entropiya. Xona harorati kabi past haroratlarda salbiy entalpiya muddat () dan vodorod bilan bog'lanish effektlari ustunlik qiladi Gibbs bepul energiya,

,

PNIPA ning suvni yutishiga va eritmada eritilishiga olib keladi. Yuqori haroratlarda entropiya muddat () hukmronlik qiladi va PNIPA ning suv va fazani ajratib yuborishiga olib keladi, buni quyidagi namoyishlarda ko'rish mumkin.

PNIPA ning LCST effektini tasviriy tasvirlash
  • Isitishdan oldin PNIPA ning suvli eritmasi. Vodorod bog'lanishining salbiy entalpiyasi ustunlik qiladi va PNIPA eritmada eritiladi.

    Isitishdan oldin PNIPA ning suvli eritmasi. Vodorod bog'lanishining salbiy entalpiyasi ustunlik qiladi va PNIPA eritmada eritiladi.

  • Issiqlik tabancasıyla isitilgandan keyin aralash. Aralashmaning salbiy entropiyasi ustunlik qiladi, chunki harorat ko'tariladi va PNIPA fazasi suvdan ajralib chiqadi.

    Issiqlik tabancasıyla isitilgandan keyin aralash. Aralashmaning salbiy entropiyasi ustunlik qiladi, chunki harorat ko'tariladi va PNIPA fazasi suvdan ajralib chiqadi.

LCST effektini namoyish qilish uchun PNIPA isitilishini namoyish etish.

Issiqlik va pH sezgir PNIPA sintezi

Gomopolimerizatsiya[13]

Bepul jarayon radikal polimerizatsiya bitta turdagi monomer, Ushbu holatda, N-izopropilakrilamid, polimer hosil qilish uchun gomopolimerizatsiya deyiladi. Radikal tashabbuskor azobisisobutironitril (AIBN) odatda radikal polimerizatsiya jarayonida qo'llaniladi.
PNIPA ning gomopolimerizatsiyasi

Kopolimerizatsiya

Ikki xilning erkin radikalli polimerizatsiyasi monomer natijalar a kopolimerlanish. Sopolimerizatsiyaning afzalligi quyidagilarni sozlashni o'z ichiga oladi LCST.
PNIPA ning kopolimerizatsiyasi sintezi

Terpolimerizatsiya

Uch xil bo'lgan erkin radikalli polimerizatsiya monomer a nomi bilan tanilgan terpolimerizatsiya. Terpolimerizatsiyaning afzalliklari orasida polimerning ko'p xususiyatlarini kuchaytirish, shu jumladan termosensitivlik, pH sezgirligi yoki LCST.
PNIPA ning terpolimerizatsiyasi sintezi

O'zaro bog'langan gidrogel

Quyidagi reaktsiya sxemasi a terpolimerizatsiya shakllantirish o'zaro bog'langan gidrogel. Reaktiv ammoniy persulfat (APS) ishlatiladi polimerlar kimyosi kuchli sifatida oksidlovchi vosita bilan birga ko'pincha ishlatiladi tetrametiletilendiamin (TMEDA) polimerlanishni katalizatsiyalash uchun poliakrilamid jellari.
PNIPA ning o'zaro bog'langan gidrogel polimerizatsiyasi

Chain-End funktsional PNIPA sintezi

PNIPA yordamida funktsionalizatsiya qilish mumkin zanjir uzatish bepul foydalanadigan agentlar radikal polimerizatsiya. Quyidagi uchta sxema yordamida funktsionalizatsiya namoyish etiladi zanjir uzatish agentlari (CTA), bu erda polimerning bir uchi radikal tashabbuskor ikkinchisi esa funktsional guruh. Polimer zanjiri uchining funktsionalizatsiyasi polimerni turli xil sozlamalar va dasturlarda ishlatishga imkon beradi. Zanjir uchini funktsionalizatsiya qilishning afzalliklari orasida polimerning ko'p xususiyatlarini kuchaytirish, shu jumladan termosensitivlik, pH sezgirligi yoki LCST.[13]

(1) PNIPA ning funktsionalizatsiya CTA sxemasi 1

(2) PNIPA ning funktsionalizatsiya CTA sxemasi 2

(3) PNIPA ning funktsionalizatsiya CTA sxemasi 3

Ilovalar

PNIPA-ning ko'p qirraliligi makroskopik usulda foydalanishni topishga olib keldi jellar, mikrogellar, membranalar, sensorlar, biosensorlar, yupqa plyonkalar, to'qima muhandisligi va dorilarni etkazib berish. PNIPA ning suvli eritmalarining o'sish tendentsiyasi yopishqoqlik huzurida hidrofob molekulalar buni juda yaxshi qildi uchinchi darajali neftni qayta tiklash.

Qo'shimchalar kiritish yoki kopolimerlanish PNIPA ning pasayishi mumkin eritmaning past kritik harorati atrofdagi haroratgacha inson tanasining harorati, bu uni eng yaxshi nomzodga aylantiradi dorilarni etkazib berish ilovalar.[14] PNIPA bioaktiv molekulalarning eritmasiga joylashtirilishi mumkin, bu bioaktiv molekulalarning PNIPA ga kirib borishiga imkon beradi. Keyin PNIPA joylashtirilishi mumkin jonli ravishda, qaerda tez chiqarilishi biomolekulalar dastlabki jel qulashi va atrofdagi muhitga biomolekulalarning chiqarilishi, so'ngra sirt g'ovaklari yopilishi tufayli biomolekulalarning sekin chiqarilishi.[15]

Shuningdek, PNIPA ishlatilgan pHga sezgir dorilarni etkazib berish tizimlar. Ushbu dorilarni etkazib berish tizimlarining ayrim misollariga odam kalsitoninini ichak orqali yuborish kiradi,[16] insulin etkazib berish,[16] va ibuprofenni etkazib berish.[17] Har xil molekulyar og'irlikdagi radioaktiv yorliqli PNIPA kopolimerlari tomirlarga tomirlarga yuborilganda, polimerning glomerulyar filtrlash chegarasi 32000 g / mol atrofida ekanligi aniqlandi.[18]

PNIPA ishlatilgan gel aktuatorlari, tashqi stimullarni mexanik harakatga aylantiradigan. Yuqoridan yuqorida qizdirilganda LCST, gidrogel dan ketadi hidrofilik ga hidrofob davlat.[19] Ushbu konversiya fizikani keltirib chiqaradigan suvning chiqarilishiga olib keladi konformatsion o'zgarish, mexanik menteşe harakatini yaratish.

Adabiyotlar

  1. ^ a b "Poly (N-isopropilakrilamid) Materiallar xavfsizligi to'g'risida ma'lumot ". sigmaadlrich.com. Olingan 2014-01-24.
  2. ^ a b Schild, H.G. (1992). "Poli (N-izopropilakrilamid): tajriba, nazariyasi va qo'llanilishi". Polimer fanida taraqqiyot. 17 (2): 163–249. doi:10.1016 / 0079-6700 (92) 90023-R.
  3. ^ fon Recum, H. A .; Kikuchi, A .; Okuxara, M.; Sakuray, Y .; Okano, T .; Kim, S. W. (1998). "Termal ta'sirchan polimer gözenekli substratlarda retinal pigmentli epiteliya kulturalari". Biomaterials Science jurnali, Polymer Edition. 9 (11): 1241–1253. doi:10.1163 / 156856298X00758. PMID  9860183.
  4. ^ Li, EL .; fon Recum, XA (2010). "Mexanik konditsioner va zararli bo'lmagan uyali aloqa bilan hujayra etishtirish platformasi". J Biomed Mater Res A. 93 (2): 411–8. doi:10.1002 / jbm.a.32754. PMID  20358641. S2CID  23022529.
  5. ^ Chung, J. E .; Yokoyama, M .; Yamato, M .; Aoyagi, T .; Sakuray, Y .; Okano, T. (1999). "Poli (N-izopropilakrilamid) va poli (butilmetakrilat) ning blokli kopolimerlari yordamida qurilgan polimer misellardan termo-sezgir dori-darmonlarni etkazib berish". Boshqariladigan nashr jurnali. 62 (1–2): 115–127. doi:10.1016 / S0168-3659 (99) 00029-2. PMID  10518643.
  6. ^ Yan, Xu; Tsujii, Kaoru (2005). "Polimer misellarni o'z ichiga olgan poli (N-izopropilakrilamid) jelni dori yuborish tizimiga potentsial tatbiq etish". Kolloidlar va yuzalar B: Biofaruzalar. 46 (3): 142–146. doi:10.1016 / j.colsurfb.2005.10.007. hdl:2115/1381. PMID  16300934.
  7. ^ Filipe E. Antunes, Luigi Gentile, Lorena Tavano, Cesare Oliviero Rossi (2009). "Poli (N-izopropilakrilamid) va poli (N-izopropilakrilamid) ko-akril kislotasining termal gelatsiyasining reologik tavsifi". doi:10.3933 / ApplRheol-19-42064. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)CS1 maint: mualliflar parametridan foydalanadi (havola)
  8. ^ AQSh 2773063 
  9. ^ AQSh 2790744 
  10. ^ M. Xeskins; J. E. Gilyet (1968). "Poli (N-izopropilakrilamid) ning eritma xususiyatlari". Makromolekulyar fan jurnali, A qismi. 2 (8): 1441–1455. doi:10.1080/10601326808051910.
  11. ^ Vu, C; Vang, X (1998). "Yechimdagi yagona gomopolimer zanjirining globule-bobinga o'tishi" (PDF). Jismoniy tekshiruv xatlari. 80 (18): 4092–4094. Bibcode:1998PhRvL..80.4092W. doi:10.1103 / PhysRevLett.80.4092. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2011 yil 21-iyulda. Olingan 25 sentyabr 2010.
  12. ^ Somasundaran, Ponisseril (2004). Yuzaki va kolloid fanlari entsiklopediyasi. Teylor va Frensis. ISBN  978-0824721541. Olingan 2014-02-13.
  13. ^ a b "NIPAM asosidagi harorat va pHga sezgir polimerlarni loyihalash". sigmaadlrich.com. Olingan 2014-01-25.
  14. ^ A. T. Okano; Y. H. Bae; H. Jeykobs; S. V. Kim (1990). "Dori-darmonlarni singdirish va chiqarish uchun termal ravishda o'chirish polimerlari". Boshqariladigan nashr jurnali. 11 (1–3): 255–265. doi:10.1016 / 0168-3659 (90) 90138-j.
  15. ^ Allan S. Xofman; Ali Afrassiabi; Liang Chang Dong (1986). "Termik qaytariladigan gidrogellar: II. Suvli eritmalardan moddalarni etkazib berish va tanlab olib tashlash". Boshqariladigan nashr jurnali. 4 (3): 213–222. doi:10.1016/0168-3659(86)90005-2.
  16. ^ a b Schmaljohann, Dirk (2006). "Dori-darmonlarni etkazib berishda termo va pHga javob beruvchi polimerlar" (PDF). Dori-darmonlarni etkazib berish bo'yicha ilg'or sharhlar. Elsevier. 58 (15): 1655–70. doi:10.1016 / j.addr.2006.09.020. PMID  17125884. Olingan 13 mart 2014.
  17. ^ Chju, Senmin; Chjou, Chjenyan; Zhang, Di (2007 yil 15 mart). "ATRP yordamida katta teshikli o'lchovli mezoporozli kremniy tarkibidagi termo-sezgir polimerni payvandlash va uning dori chiqarilishida ishlatilishini tekshirish". J. Mater. Kimyoviy. 17 (23): 2428–2433. doi:10.1039 / b618834f.
  18. ^ Bertran, N .; Fleycher, J.G .; Vasan, K.M .; Leroux, JC (2009). "PHga sezgir lipozomalarni loyihalash uchun N-izopropilakrilamid kopolimerlarining farmakokinetikasi va biodistributsiyasi". Biyomateriallar. 30 (13): 2598–2605. doi:10.1016 / j.biomaterials.2008.12.082. PMID  19176241.
  19. ^ Xiaobo Chjan; Keri L. Pint; Min Xyon Li; Bryan Edvard Shubert; Arash Jamshidi; Kuniharu Takei; Hyunhyub Ko; Endryu Gillies; Riziya Bardan; Jeffri J. Urban; Ming Vu; Ronald qo'rqib; Ali Javey (2011). "Uglerodli nanotüp-gidrojel polimer kompozitlari asosida optik va termal javob beruvchi dasturlashtiriladigan materiallar". Nano xatlar. 11 (8): 3239–3244. Bibcode:2011NanoL..11.3239Z. doi:10.1021 / nl201503e. PMID  21736337. S2CID  14317595.