【摘要】：水凝膠是一種由聚合物鏈和水組成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料,作為三維交聯(lián)親水聚合物網(wǎng)絡(luò)的水凝膠能夠在水中可逆地溶脹或解膨脹并且在溶脹狀態(tài)下保留大量液體。所以水凝膠可以設(shè)計(jì)成具有可控的響應(yīng),隨著外部環(huán)境條件的變化而收縮或膨脹的材料。它們可以響應(yīng)各種物理和化學(xué)刺激而進(jìn)行顯著的體積轉(zhuǎn)變,其中物理刺激包括溫度,電磁場(chǎng)、光、壓力和聲音,而化學(xué)刺激包括酸堿度、溶劑組成和生物分子。本文選用水熱法制備了兩種不同的稀土納米晶,將它們作為無(wú)機(jī)材料填充到納凝膠中,制備具有多重響應(yīng)的復(fù)合納凝膠,并且通過這種材料的自組裝研究了膠體晶體的發(fā)光特性。本文的主要內(nèi)容包括:1.采用水熱法合成NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)稀土納米晶,經(jīng)3-芐基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA)修飾,制得功能化納米晶體;以羅丹明6G(R6G)為母體熒光染料,經(jīng)一系列反應(yīng)合成羅丹明6G�；忯然郊纂码�(R6GHA);將功能化納米晶體與R6GHA分別構(gòu)成熒光共振能量傳遞(FRET)的供體和受體,通過可逆斷裂加成聚合(RAFT)和點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng),合成復(fù)合納凝膠NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)/PNIPAm-R6GHA。采用TEM、XRD、FTIR和DSC對(duì)產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;上轉(zhuǎn)化熒光光譜(PL)研究了該復(fù)合納凝膠對(duì)酸堿度變化、溫度變化和不同金屬離子種類的熒光響應(yīng)行為,并對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,環(huán)境溫度變化對(duì)復(fù)合納凝膠的熒光發(fā)射有顯著影響,在H~+或Hg~(2+)作用下,復(fù)合納凝膠中納米晶和R6GHA之間會(huì)發(fā)生熒光共振能量傳遞;通過納凝膠中納米晶與R6GHA特征熒光發(fā)射峰比率強(qiáng)度的變化,可實(shí)現(xiàn)對(duì)Hg~(2+)的檢測(cè)。2.采用水熱法制備了NaYF_4:Eu~(3+)稀土納米晶,通過鹽酸丁烯胺修飾后,用過硫酸鉀引發(fā)自由基聚合在其表面聚合PNIPAm殼層,制得NaYF_4:Eu~(3+)-PNIPAm復(fù)合納凝膠,再通過自組裝成為膠體晶體。采用TEM、SEM、XRD和FTIR對(duì)復(fù)合納凝膠的結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行了表征;DSC和DLS對(duì)產(chǎn)物的溫敏特性進(jìn)行了表征;光學(xué)照片展示了產(chǎn)物特殊的結(jié)構(gòu)色;紫外-可見吸收光譜(UV-vis)和熒光光譜研究了不同濃度復(fù)合納凝膠自組裝的膠體晶體在不同環(huán)境溫度下溫敏光學(xué)特性,并對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行探討。結(jié)果表明,我們可以通過調(diào)節(jié)組裝前復(fù)合納凝膠的濃度,來(lái)改變膠體粒子堆積密度從而改變晶面距離,由光學(xué)變化研究其晶體結(jié)構(gòu)。并且由PNIPAm殼層的熱響應(yīng)性質(zhì),溫度變化引發(fā)膠體晶體結(jié)晶和熔化是可再現(xiàn)的。通過環(huán)境溫度的變化,誘導(dǎo)膠體晶體中膠體粒子發(fā)生相轉(zhuǎn)變從而改變晶體間距,這種變化引起熒光發(fā)射峰值強(qiáng)度的急劇改變。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ427.26;TB383.1
【圖文】：

我們就可以通過測(cè)定熒光光譜的變化從而得知細(xì)胞內(nèi)部 pH 或者溫度的變化，并且可以作為細(xì)胞內(nèi)部溶酶體結(jié)構(gòu)的熒光成像。（3）分離技術(shù)在物料的分離技術(shù)中，我們可以利用 PNIPAm 水凝膠制備溫度刺激響應(yīng)性的復(fù)合分離膜。據(jù)報(bào)道，PNIPAm 中的溶質(zhì)分配可隨著溫度的升高而增加或減少，這取決于溶質(zhì)的疏水性。由于溶質(zhì)滲透率通常定義為分配系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)的乘積，并且兩者都可以隨溫度變化，因此熱響應(yīng)滲透率可能不僅僅取決于水凝膠的溶脹度。為了闡明復(fù)合膜的反應(yīng)性滲透機(jī)理，研究人員使用維生素 B 測(cè)定溶質(zhì)的溫度和 pH 依賴性分配。作為模型溶質(zhì)，使用各種分子大小的模型藥物研究了膜系統(tǒng)在肽和蛋白質(zhì)藥物遞送中的應(yīng)用。這種水凝膠復(fù)合膜有很多特別的優(yōu)點(diǎn)，例如可再生、能耗低和可常溫常壓下操作，同時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，可用于生物粒子的分離[19]。最重要的是可根據(jù)分離對(duì)象的尺度和性質(zhì)來(lái)制備一定交聯(lián)度的水凝膠。所以，我們通過在復(fù)合水凝膠分離膜的最低溶解溫度附近循環(huán)升降溫，就可以有效的分離生物粒子。1.3 熒光共振能量傳遞

圖 2.1 復(fù)合納凝膠 FRET 熒光響應(yīng)行為的機(jī)理Fig 2.1 Mechanism of FRET fluorescence response behavior of complex nanogels2.2 實(shí)驗(yàn)2.2.1 試劑與儀器表 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與規(guī)格Tab 2.1 The main properties of the reagent used in the experiment試劑名稱 規(guī)格 生產(chǎn)廠家硝酸釔（Y(NO3)3 6H2O） 分析純 阿拉丁試劑有限公司硝酸鐿（Yb(NO3)3 5H2O） 分析純 阿拉丁試劑有限公司硝酸鉺（Er(NO3)3 5H2O） 分析純 阿拉丁試劑有限公司檸檬酸鈉 分析純 阿拉丁試劑有限公司N-異丙基丙烯酰胺（NIPAm） 分析純 阿拉丁試劑有限公司N,N-亞甲基雙丙烯酰胺 分析純 阿拉丁試劑有限公司偶氮二異丁腈 分析純 阿拉丁試劑有限公司羅丹明 6G 分析純 阿達(dá)馬斯試劑公司

樣品的TEM照片

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2760129