異丙基丙烯酰胺 n異丙基丙烯酰胺溫敏原理( 二 ) _生活百科

2.1.刺激響應性光子晶體
如圖4 所示，PNIPAM基水凝膠可以構建膠體晶體、反蛋白石結構、布拉格堆積結構及標準具等光子晶體結構。在溫度刺激下，PNIPAM基水凝膠會發生溶脹及收縮，會改變光子晶體的周期排列，導致光子晶體的光子帶隙與顏色的變化。
圖4 利用PNIPAM基水凝膠制備的光子晶體結構：膠體晶體、反蛋白石結構、布拉格堆積及標準具
2.2.智能窗戶
當溫度在LCST特征溫度附近變化時，PNIPAM基水凝膠的透光性會發生變化。利用這一特性制備的PNIPAM基水凝膠智能窗戶，能夠調控光的透過率，實現對太陽能的調制。如圖5所示，將光熱材料結合到PNIPAM水凝膠中可以制備適應氣候變化的智能窗戶，該窗戶可以主動阻擋強烈的陽光。
圖5.復合光熱轉化劑構建的具有氣候適應性的PNIPAM基水凝膠智能窗戶
3.PNIPAM基水凝膠在生物醫藥領域的應用
由于PNIPAM基水凝膠的LCST接近人體體溫，因此從生理學角度來看，它在生物醫學領域的應用具有強盛的吸引力。另外，PNIPAM基智能水凝膠還具有較高的含水量、可變形性以及與其他聚合物共聚、促進細胞生長的能力，也促進了其在藥物輸送和組織工程領域的應用。
3.1.藥物輸送
在高于LCST的溫度下，PNIPAM聚合物鏈中異丙基之間的分子內和分子間疏水作用可以實現PNIPAM的熱誘導物理交聯，從而制備可注射性水凝膠藥物載體。如圖6所示，通過與可降解的組分進行共聚，能夠實現PNIPAM基水凝膠的降解，促進藥物的釋放。
圖6.兼顧可注射性與生物降解性的PNIPAM基智能水凝膠藥物載體
3.2.組織工程
在組織工程領域，PNIPAM基水凝膠既可以作為細胞支架使用，也可以用于細胞薄片技術。在作為細胞支架使用時，一般需要對其進行修飾，獲得生物相容性及降解性；在制備細胞薄片時,利用溫度變化時PNIPAM基水凝膠的親疏水性變化可以實現細胞薄片的吸附與脫出。
4.結論與展望
PNIPAM基智能水凝膠在眾多領域已經展現出了極大的應用前景，但是為了實現其商業應用，在響應速度、機械強度、精確定位等方面還需要進一步的提升。此外，結合仿生技術，有望制備具有新型結構的PNIPAM基智能水凝膠，全面實現智能仿生；除此之外，通過多功能的復合，也可以進一步推動其在眾多領域的應用。