ĐẶC TÍNH TRƯƠNG NỞ VÀ KHUẾCH TÁN CỦA HYDROGELS
POLY(ACRYLAMIDE-CO-MALEIC ACID): MỘT NGHIÊN CỨU VỚI
NHỮNG TÁC NHÂN LIÊN KẾT KHÁC NHAU
Liên kết Hydrogels bao gồm acrylamide (AAM) và axit maleic (MA) đã được tổng
hợp của polyme hóa gốc tự do trong sự hiện diện của một cầu nối sử dụng amoni
persulfate (APS) và N, N, N1, N1-tetramethylethylenediamine (TMEDA) như chất
khơi mào và chất hoạt hóa, tương ứng. Các liên kết hydrogel hình thành đã được xác
nhận bởi phân tích IR. Đặc điểm trương nở -chống trương nở đã được nghiên cứu
một cách chi tiết cho nhiều liên kết hydrogels poly(acrylamide-co-maleic acid) [poly
(AAM-co - MA)] chứa số lượng khác nhau của axit maleic. Bốn chất cầu nối khác
nhau như 1,2-ethyleneglycol dimethacrylate (EGDMA), 1,4-butanediol diacrylate
(BDDA), 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), và diallyl phthalate (DP) đã được tận
dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của nó trên các hành vi trương nở của hydrogels.
Hiệu quả của các giới hạn phản ứng như nồng độ của chất cầu nối và chất khơi mào
đến khả năng trương nở của liên kết hydrogels poly (AAM-co-MA) cũng đã được
khám phá. Hơn nữa, ảnh hưởng của các muối khác nhau, mô phỏng chất lưu sinh
học, và dung dịch pH trên mô hình trương nở của hydrogels đã được nghiên cứu
rộng rãi. Giai đoạn phân tách hình thái của liên kết hydrogels cũng đã được nghiên
cứu bởi vi sai quét phép đo nhiệt lượng. Các hình thái của liên kết hydrogels đã
được khám phá bằng cách sử dụng chức năng quét hiển vi điện tử (SEM).
GIỚI THIỆU
Phép thử đã được thực hiện kết quả trong sự khám phá của các vật liệu mới như
hydrogels để phát triển các vật liệu nhạy cảm cho y sinh và công nghệ sinh học ứng
dụng [1]. Các hydrogels được cấu trúc mạng lưới của trùng hợp liên kết chuỗi với
nhau và bao quanh bằng một dung dịch nước [2-3]. Mặc dù có nhiều hydrogels thiên
nhiên, hydrogels tổng hợp có các đặc tính cấu trúc đặc biệt do tính linh hoạt về cấu
trúc của nó [4-5]. Bởi vì các tính chất đặc trưng của hydrogels như số lượng khổng
lồ hấp thụ nước, mềm và cao su thiên nhiên, có khả năng hút nước, tính độc hại
1
thấp, giống như một tế bào sống và tương thích sinh học, những vật liệu này được
phát triển cho sử dụng trong môi trường, sinh học, y học, và dược phẩm ứng dụng.

Hydrogels bắt nguồn từ poly(acrylamide) có nhiều hữu ích tính chất lý- hóa học và
đã được khám phá cho các ứng dụng như polyme thông minh. Những ứng dụng này
bao gồm sự cố định của những chất xúc tác sinh học [6], hệ thống phân phối thuốc
[7-9], những thiết bị chia tách sinh học [10], và sự hấp phụ protein [11-12]. Hơn
nữa, các vật liệu này tìm thấy ứng dụng trong việc phóng thích các hóa chất nông
nghiệp [13], phóng thích tinh dầu [14], chiết xuất của các dung môi [15], và sự tách
bề ngoài các kim loại [16-17].
Trong gels đa điện tích, nơi mà điện tích được giới thiệu trên mạch trùng hợp, tương
tác tĩnh điện với nhau đang hoạt động giữa mạch. Ngay cả một mức độ nhỏ của đặc
điểm đa điện tích sẽ có ảnh hưởng trên các đặc điểm trương nở của gel, bao gồm cả
mức độ xẹp xuống và giai đoạn chuyển tiếp [18-19]. Trong quá khứ gần đây, Guven
et al. [20-21], Raju et al. [22], và Katime và các đồng nghiệp [23-24] báo cáo về một
loạt các hydrogels bazơ dựa trên acrylamide và itaconic axít và Maleic axit. Bajpai
[25] nghiên cứu sự trương nở và chống trương nở dùng hydrogels poly(acrylamide-
co-Maleic acid). Hydrogels tạo thành của PVP /poly (acrylamide-co-itaconic acid)
đã được báo cáo cho phân phối thuốc uống của chuỗi peptide [26]. Dhara et al. [27]
báo cáo một hệ thống ba thành phần IPN tạo thành poly(acrylamide-co-acrylic axit)
[P (AAM-co -AA)] với poly (vinyl alcol) và được sử dụng tương tự cho các y sinh
ứng dụng. Cái khóa siêu nước acrylamide-crotonic axít liên kết hydrogels bởi
trimethylolpropane triacrylate và 1,4-butanediol dimethacrylate đã được báo cáo
dùng như vật liệu tương thích sinh học [28].
Acrylamide (AAM) cùng với các diprotic axit như Maleic axit (MA) và itaconic
acid (IA) đã được làm việc trong sự chuẩn bị hydrogels theo báo cáo của các tác giả
khác nhau dựa vào tính tương thích tốt của nó, tính linh hoạt, và không độc. Một số
báo cáo chỉ ra rằng các hydrogels này được tổng hợp bằng cách tạo thành chất đồng
trùng hợp sử dụng γ-phóng xạ. Phương pháp này có một số hạn chế, vì nó đòi hỏi
các thiết bị tốn kém. Mặt khác, trong những năm gần đây công việc nghiên cứu đáng
kể đã được tập trung vào việc tổng hợp và sự mô tả đặc điểm trương nở / khuếch tán
2
của hydrogels được chuẩn bị bởi đồng thời đồng trùng hợp gốc tự do và liên kết

trong sự hiện diện của một chất khơi mào và một tác nhân liên kết [28-32].
Bởi vì các ứng dụng rộng rãi của acrylamide, Maleic acid liên kết hydrogels, nó là
cần thiết để thao tác đặc điểm lý-hóa của hydrogels có thể đạt được bằng cách thay
đổi monome, chất liên kết, chất khơi mào, và hoặc những điều kiện trùng hợp. Theo
quan điểm này, việc khám phá hiện nay bao gồm việc tổng hợp liên kết hydrogels
poly (acrylamide-co-Maleic acid) bởi chất liên kết với 1,2- ethyleneglycol
dimethacrylate (EGDMA), 1,4-butanediol diacrylate (BDDA), 1,6-hexanediol
diacrylate (HDDA), và diallyl phthalate (DP) cũng như sự khám phá ảnh hưởng của
nhiều thông số khác nhau về hành vi trương nở vì tương thích sinh học hình như phụ
thuộc vào hàm lượng nước.
THỰC NGHIỆM
Vật liệu
Acrylamide (AAM), Maleic acid (MA), và ammonium persulfate (APS) đã được
cung cấp bởi S.D Fine-Chem Ltd (Mumbai, Ấn Độ). 1,2 ethyleneglycol
dimethacrylate (EGDMA), 1,4-butanediol diacrylate (BDDA), 1,6-hexanediol
diacrylate (HDDA), và diallyl phthalate (DP) và N, N, N1, N1-
tetramethylethylenediamine (TMEDA) đã được nhận từ Aldrich Chemical
Company, Inc (Milwaukee, WI, Hoa Kỳ). Tất cả các hoá chất được sử dụng như đã
có. Nước cất hai lần đã được sử dụng cho tất cả các phản ứng đồng trùng hợp cũng
như nghiên cứu sự trương nở. Hòa tan nguyên liệu của BDDA, EGDMA và DP (1g /
100 ml methanol); APS (5g / 100 ml nước cất); và TMEDA (1g / 100 ml nước cất)
đã được chuẩn bị sẵn sàng.

Tổng hợp liên kết Hydrogels Poly(AAM-co-MA) [29]
Liên kết hydrogels poly (AAM-co-MA) đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng đồng
thời phương pháp đồng trùng hợp gốc tự do. Acrylamide và Maleic axit được hòa
tan trong 2ml nước cất và hỗn hợp được khuấy trên máy khuấy với một thanh từ
tính. Sau đó, các các chất liên kết (BDDA, EGDMA, HDDA, hoặc DP), và
3
ammonium persulfate đã được thêm vào liên tục đến hỗn hợp phản ứng. Sau khi

nhận được liên tục hỗn hợp phản ứng, các chất hoạt hóa (TMEDA) đã được nhỏ
từng giọt cẩn thận và trộn thật kỹ và sau đó toàn bộ hỗn hợp phản ứng được chuyển
thành một 3mm dia poly (vinyl alcol) màu rơm, được dùng như là một lò phản ứng
trùng hợp. Lò phản ứng trùng hợp đã được giữ trong không khí nóng ở 50°C trong 1
h và phản ứng được tiếp tục cho một ngày ở nhiệt độ phòng để sự đông lại hoàn
thành trong các hydrogel. Trong một phản ứng trùng hợp tiêu biểu (BDDA 1), 1 g
(14.06mM) của acrylamide và 0,1 g (0.861mM) của Maleic Axít đã được hòa tan
trong 2ml nước cất. Để sự hòa tan này, 1 ml (0.0504mM) của chất liên kết hòa tan
BDDA, 1ml (0.219mM) của ammonium persulfate, và 1ml (0.086mM) của TMEDA
được thêm vào từng giọt một. Các hydrogel thu được đã được cắt thành miếng nhỏ
và sấy khô trong không khí và sau đó dưới chân không để trọng lượng không đổi và
được lưu trữ trong tủ sấy chân không khô. Việc thu được mảnh hydrogel thô đã trực
tiếp sử dụng cho tất cả các nghiên cứu vì có 99% số monomer chuyển đổi trong tất
cả các phản ứng trùng hợp. Các cấu trúc của các monome, chất liên kết ngang, chất
khơi mào, và chất hoạt hóa được mô tả trong Hình 1. Các phản ứng trùng hợp đã
được thực hiện bằng cách thay đổi nồng độ comonomer từ 0,861 đến 8.615mM ở
một nồng độ cố định của chất liên kết ngang, chất khơi mào, và chất hoạt hóa. Các
thành phần cấu tạo chi tiết và vai trò của liên kết hydrogels được liệt kê trong bảng
1.
Điều chế dung dịch pH
Dung dịch đệm I đã được chuẩn bị bằng cách trộn 12,3 g boric axit khan (0,20 M)
và 10,51 g citric acid (0,05 M) trong 1000 ml nước cất. Dung dịch đệm II đã được
chuẩn bị bằng cách hòa tan 38,01 g natri photphat (M)(Na3PO4) trong 1000 ml
nước cất. Để chuẩn bị một dung dịch đệm đặc trưng, hai dung dịch pH (dung dịch I
và II) đã được trộn ở những thể tích khác nhau [33].
Sự chuẩn bị chất lưu sinh lý học
Để nghiên cứu sự hấp thu nước và hiện tượng vận chuyển nước của hydrogels trong
môi trường sinh học, những chất lỏng khác nhau đã được tạo ra từ 100 ml nước cất.
Các dung dịch này được, Nước muối: 0,9 g NaCl / 100 ml; tổng hợp nước tiểu: 0,8 g
4

NaCl + 0.10 g MgSO4 + 2.0 g ure + 0.06 g CaCl2/ 100 ml; KI: 15 g / 100 ml; Urê: 5
g /100 ml; D-glucoza: 5 g /100 ml.
Phép đo sự trương nở
Tỷ lệ trương nở của hydrogels được đo trong nước cất như phần trăm theo thủ tục
quy ước phân tích trọng lượng. Trọng lượng hydrogels khô ban đầu được nhận chìm
trong các dung dịch (nước cất, muối, pH, và chất lỏng sinh học) cho đến khi nó
trương nở đến một điểm cân bằng. Nó được nhận thấy rằng khoảng 2 ngày đã đạt
yêu cầu phải đạt đến trạng thái cân bằng trương nở của nó. Tỷ lệ trương nở của
hydrogels đã được đo vảo các khoảng thời gian khác nhau và cùng được tính toán
bằng cách sử dụng sau đây
Phương trình [28-29]:
Tỷ lệ trương nở (S) = (Ws-Wd)/Wd (1)
Ws là trọng lượng của gel trương nở tại một thời điểm xác định, và Wd là trọng
lượng của gel khô. Tỷ lệ trương nở của hydrogel ở trạng thái cân bằng có thể
được gọi là tỷ lệ trương nở cân bằng. Hàm lượng nước cân bằng (EWC) của
hydrogels đã được tính toán sử dụng phương trình [28-29]:
EWC(%) = ((We-Wd)/We) x 100 (2)
We có nghĩa là trọng lượng của gel trương nở ở trạng thái cân bằng. Các thí nghiệm
trương nở được lặp đi lặp lại ba lần và các giá trị trung bình đã được đưa ra cho
nghiên cứu.
Mô tả đặc tính
Phổ IR của poly( acrylamide) và poly(acrylamide-co-Maleic acid) được ghi lại trên
máy đo quang phổ Nicolet 750 FTIR bằng cách sử dụng viên nhỏ KBr. Đo quá trình
chuyển đổi nhiệt đã được thực hiện cho hydrogels trương nở với dụng cụ đo nhiệt
lượng quét khác nhau Differential Scanning Calorimeter (Rheometric khoa học,
Mẫu DSC SP, Vương quốc Anh) trong bầu khí quyển nitơ và một tốc độ đun nóng
2° C / phút.
KẾT QUẢ và THẢO LUẬN
5
Tổng hợp Crosslinked Hydrogels Poly(AAM-co-MA)

Trong việc khám phá hiện nay, phản ứng trùng hợp của acrylamide và Maleic acid
với một crosslinker (BDDA, EGDMA, HDDA, hoặc DP) đã được tiến hành với sự
có mặt của hệ thống quá trình oxi hóa ban đầu APS/TMEDA trong 2ml nước cất.
APS và TMEDA phản ứng với mỗi chất khác và tạo thành một phân tử TMEDA đã
hoạt hóa chứa electron hóa trị lẻ. Các điện tử hóa trị lẻ có thể tương tác với
acrylamide, Maleic acid, và / hoặc crosslinker, và có nhiệm vụ ban đầu của trùng
hợp, đồng trùng hợp, và quá trình tạo liên kết [28-29].
Phân tích IR
Quang phổ hồng ngoại IR của gel polyacrylamide được liên kết bởi BDDA có
đã cho thấy đỉnh đặc trưng của các đơn vị lặp lại acrylamide trong vùng 3500-3400
cm
-1
đặc tính của N-H dao động căng giữa 1652 và 1600 cm
-1
đặc trưng của
cacbonyl dao động căng và dãy amide II của nhánh N-H dao động. Trong này, đỉnh
khác đã được quan sát ở 1323 cm
-1
đặc tính của amide III dãy tương ứng với C-N
căng với nhánh N-H. Trong trường hợp đồng trùng hợp của acrylamide và Maleic
axit liên kết với các tác nhân liên kết khác nhau như BDDA, EGDMA, HDDA, và
DP, quang phổ IR cho thấy đỉnh đặc trưng của Maleic axit đơn vị lặp lại, thêm vào
các đỉnh đặc trưng của đơn vị acrylamide. Các đỉnh tương ứng với các nhóm
carboxyl của Maleic axit có chồng chéo với N-H tần số dao động trong khu vực
3.000 cm
-1
. Có nhiều các mô nhỏ xung quanh 1720-1710 cm
-1
đặc trưng của nhóm
cacbonyl của Maleic axit. Ngoài ra, các đỉnh có đặc tính khác có liên quan đến

nhóm OH của nhóm carboxyl được quan sát ở 1455, 1149, và 1118 cm
-1
cho biết sự
hợp nhất của các đơn vị Maleic acid trong chuỗi đồng trùng hợp. Vì vậy quang phổ
hồng ngoại IR xác nhận sự hiện diện của hai đơn vị lặp đi lặp lại, đó là acrylamide
và Maleic axit trong cấu trúc đồng trùng hợp. Đại diện quang phổ IR của
polyacrylamide và poly acrylamide-co-Maleic acid được trình bày trong Hình 1.
Ảnh hưởng của hàm lượng Maleic Acid
Nhìn chung nồng độ của co-monomer trong dung dịch phản ứng ảnh hưởng đến tính
chất của kết quả polymer hoặc copolymer tạo thành, động học của phản ứng, và kinh
tế của tiến trình. Bảng 1 chứng minh tỷ lệ trương nở cân bằng của hydrogels
6
poly(acrylamide-co-maleic axit) như là một chức năng của Maleic axit. Các kết quả
được khá thú vị, như hàm lượng Maleic axit tăng lên đến một mức độ nào đó tỷ lệ
trương nở cân bằng của nó cũng gia tăng. Tuy nhiên, với gia tăng hơn nữa hàm
lượng Maleic axit trong hỗn hợp phản ứng đồng trùng hợp dẫn đến sự suy giảm tỉ lệ
trương nở ở trạng thái cân bằng. Chất liên kết BDDA hydrogels poly (AAM-co-
MA) cho thấy cải thiện tỷ lệ trương nở ở trạng thái cân bằng từ 11.52 g/g đến 17.72
g/g với gia tăng hàm lượng Maleic axit từ 0.86mM đến 3.44mM. Tương tự,
hydrogels poly(AAM-co-MA) chất liên kết với HDDA, EGDMA, và DP cho thấy
cải thiện khả năng trương nở ở trạng thái cân bằng từ 10.40 g/g đến 20.85 g/g; 2.39
g/g đến 68.54 g/g; 9.02 g/g đến 15.71 g/g; tương ứng với gia tăng hàm lượng Maleic
acid từ 0.86mM đến 4.30mM; 0.86mM đến 5.16mM; 0,86 đến 4.30mM. Đây được
nhận xét rõ ràng rằng với gia tăng hơn nữa hàm lượng Maleic axit trong tất cả các
hỗn hợp phản ứng đồng trùng hợp, làm suy giảm các giá trị tỷ lệ trương nở ở trạng
thái cân bằng đã được quan sát thấy. Các kết quả trái ngược với hành vi trương nở
thông thường hiện có của các hydrogels đồng trùng hợp Maleic axit, theo đó sự gia
tăng hàm lượng axit nên làm tăng tỷ lệ trương nở cân bằng. Với hàm lượng thấp hơn
của Maleic acid trong hydrogels, tỷ lệ trương nở cân bằng của nó gia tăng do sự ion
hóa của các nhóm cacboxylic (-COOH) trong ma trận hydrogel, do đó làm tăng áp

lực thẩm thấu trương nở. Khi hàm lượng Maleic axit tăng lên thêm, tỷ lệ trương nở
cân bằng giảm nhẹ dựa vào liên kết axit Maleic hoặc do sự hiện diện dư thừa của
các đơn vị ion (-COOH) dẫn đến tăng tính hòa tan của copolymer ở nồng độ một
crosslinker cố định trương nở trung bình. Các hành vi trương nở của chất liên kết
hydrogels poly(Aam-co -MA) được mô tả trong Hình 2.
Phân tích sự trương nở và sự khuếch tán
Tính chất trương nở và co hẹp của hydrogels đang được khai thác trong một số ứng
dụng bao gồm kiểm soát dòng chảy vi lỏng, sự phát triển của cơ bắp giống như cơ
cấu truyền động, lọc/tách, và phân phối thuốc.
Cơ chế của quá trình trương nở có thể được kiểm tra bằng cách phân tích động lực
7
đơn giản sử dụng các phương trình lệnh thứ hai như hình bên dưới [34-35]:

ds =ks(Seq-S)
2
(3)
dt
trong đó Seq và kS tương ứng biểu thị mức độ trương nở ở trạng thái cân bằng và
trương nở tỷ lệ không đổi. Sự tích hợp của Eq. (3) qua giới hạn S = S0 tại t = t0 và S
= S tại t= t , cung cấp cho phương trình sau đây:
t =A+Bt (4)
S
nơi B =1/ Seq là nghịch đảo của trương nở tối đa hoặc ở trạng thái cân bằng, A =
(1/
kSSeq2
) là nghịch đảo của tỷ lệ trương nở ban đầu của SAP, và ks là tỷ lệ trương nở
không đổi. Mối quan hệ này mô tả trật tự thứ hai động học. Để nghiên cứu các thông
số động lực trương nở, cũng như tỷ lệ trương nở ban đầu (ri), tỷ lệ trương nở cân
bằng tối đa (Seq) và tỷ lệ trương nở không đổi (ks), cho hydrogels siêu thấm hút, đồ
thị đã được vẽ t /S vs t và một đồ thị biểu diễn được trình bày trong hình 3.

Các thông số trên đều được tính toán theo các phương trình báo cáo
trong văn học [29,34-35]. Sưng đặc tính của tất cả các
hydrogels cho số tiền khác nhau của axit Maleic được cho trong bảng 1.
Bảng 1 minh hoạ rằng trạng thái cân bằng tỷ lệ giá trị tối đa sưng
tính lý thuyết nằm trong thỏa thuận tốt với trạng thái cân bằng sưng
Tỷ giá trị thu được thử nghiệm. Sưng và tỷ lệ ban đầu
tỷ lệ giá trị sưng hằng số khác nhau với nội dung axit Maleic cho tất cả các
copolymer hydrogels crosslinked bởi BDDA, EGDMA, HDDA, và DP.
Cao polyme nước sưng hydrogels = được xem là đầy hứa hẹn
vật tư kỹ thuật nông nghiệp, công nghệ sinh học, biomedicine,
và môi trường ứng dụng và trong chỉ đạo của
phân tích về cơ chế khuếch tán nước trong hydrogels đã nhận được
đáng chú ý trong những năm gần đây. Khi được đưa vào hydrogels
liên hệ với các nước các nước diffuses vào mạng lưới của gels
nội thất và làm cho gel to swell. Điều này dẫn đến tăng
8
các di segmental của chuỗi polymeric và do đó làm tăng
khoảng cách giữa các chuỗi polymeric. Những động thái của nước
sorption được quá trình nghiên cứu bằng cách giám sát các nước imbibed bởi
các hydrogel tại các khoảng thời gian khác nhau. Để phổ biến động lực phân tích,
sưng thu được những kết quả đã được sử dụng chỉ lên đến 60% của sưng
đường cong [36A € "37].
Sưng tỷ lệ Saz  ° à ¼ à ° à ° Was WdÞ = WdÞ  ° à ¼ KTN 5Þ
nơi Was và trọng lượng biểu WD của hydrogel sưng lên ở thời gian t và
Trọng lượng của hydrogel khô tại thời t  ¼ 0 tương ứng; k là một hằng sưng
liên quan đến cấu trúc của mạng; và n là sưng
mũ cho biết cơ chế vận chuyển nước.
Để kiểm tra số mũ sưng (n) bằng cách sử dụng Eq. (5) lên đến
60% giá trị tỷ lệ sưng, được sử dụng các đồ thị được âm mưu của ln
S vs ln t và đồ thị một đại diện được hiển thị trong hình 4. Sưng

số mũ đã được tính toán từ các độ dốc của dòng t ln ln S
lô. Trong nghiên cứu hiện nay, hydrogels chuẩn bị với số tiền khác nhau
axit Maleic đã cho thấy các giá trị n dao động giữa 0.5A € "1.0,
chỉ ra loại anomalous của sưng. Các hydrogels crosslinked với
BDDA, EGDMA, HDDA, và DP đã có các giá trị số mũ giữa 0.53â € "
0,71; 0.63â € "1,02; 0.54â €" 0,75; 0.49â € "0,67, tương ứng; chỉ ra cho hầu hết
của hydrogels tỷ lệ phổ biến của các nước thành hydrogel này là bình đẳng
cho chuỗi thư giãn (Rdiff Rrelax).
Các hiện tượng phổ biến của các nước thành hydrogel có tầm quan trọng rất nhiều
trong nhiều lĩnh vực ứng dụng. Để phân tích sự khuếch tán
hiện tượng của nhiều crosslinked (AAM-co-MA) hydrogels, sưng
đường cong của hydrogels đã được đưa vào tài khoản. Hệ số khuếch tán
của hydrogels có thể được tính bằng cách sử dụng thời gian ngắn xấp xỉ
phương pháp, mà chỉ có hiệu lực cho 60% đầu tiên của sưng. Theo
để phương pháp này, hệ số khuếch tán của hydrogels có thể tính
sử dụng phương trình sau [34,38]:
9
Sưng tỷ lệ  ¼ 4A ½ D = pr2 1 = 2A ° tÞ1 = 2 à ° 6Þ
nơi D và r cho biết hệ số khuếch tán của hydrogel và bán kính
hydrogel. Để tính hệ số khuếch tán của hydrogel, F vs t1 = 2
được vẽ đồ thị. Từ các đồ thị, các hệ số khuếch tán
hydrogels đã được tính toán từ các độ dốc của các đường dây và kết quả
là tabulated trong bảng 1. Bảng 1 cho thấy rõ ràng rằng EGDMA
crosslinked poly (AAM-co-MA) hydrogels có hệ số khuếch tán cao
giá trị hơn hydrogels khác crosslinked. Hành vi này là khá
tự nhiên và đó là lý do tại sao EGDMA hydrogels crosslinked cho thấy cao hơn
sưng cân bằng tỷ lệ giá trị. Một F đồ thị đại diện vs t1 = 2 là
mô tả trong Hình 5.
Hiệu lực của Crosslinker
Ngay cả một lượng nhỏ crosslinkers đóng một vai trò nổi bật trong việc sửa đổi

các tính chất của hydrogels [39-40]. Nói chung di-và tri-chức năng
crosslinkers được tuyển dụng. Bản chất của crosslinker và nồng độ các
của crosslinker không chỉ sửa đổi sưng và cơ khí
tài sản của hydrogels mà còn ảnh hưởng đến số lượng hòa tan
polymer được hình thành trong phản ứng polyme hóa. Các tính hòa tan,
phản ứng, và trở ngại steric của một crosslinker được xác định của mình
hiệu quả. Hầu hết các hydrogels được tổng hợp bằng cách sử dụng có hiệu quả
N, N1-mêtylen-bis-acrylamide (MBA) là crosslinker. Gần đây, một loạt
của copolymers dựa trên acrylamide và kali = natri methacrylate
hydrogels đã được báo cáo [29,41] sử dụng crosslinking khác nhau
các đại lý. Văn học về acrylamide-hydrogels Maleic acid tiết lộ rằng
MBA đã được sử dụng rộng rãi như đại lý crosslinking trong việc chuẩn bị
hydrogels. Vì vậy nó được nhận ra rằng nó là cần thiết để nghiên cứu sự đóng góp
của crosslinkers khác nhau trong việc kiểm soát hành vi sưng
của hydrogels. Vì vậy, tác dụng của các loại crosslinkers
10
về các hành vi sưng nhiều (acrylamide-co-Maleic acid)
hydrogels được điều tra. Họ là 1,2-ehtyleneglycol dimethacrylate
(EGDMA), 1,4-butanediol diacrylate (BDDA), 1,6-hexanediol
diacrylate (HDDA), và phthalate diallyl.
Ảnh hưởng của crosslinkers khác nhau về hiện tượng sưng
poly (acrylamide-co-Maleic acid) hydrogels được mô tả trong Hình 6. Nó
rõ ràng là quan sát từ các hình 6 rằng ở nồng độ thấp
BDDA, HDDA, và DP sưng cân bằng tỷ lệ cao và với
crosslinker nồng độ tăng làm giảm sưng. Cái này
hành vi có thể được giải thích trên cơ sở hình thành mạng lưới tại
các copolymer chuỗi. Crosslinker ở nồng độ thấp hơn các thành lập
crosslink copolymer có mật độ thấp hơn, trong khi đó tại crosslinker cao
nồng độ các gel tạo thành có mật độ cao gây crosslink
giảm xuống trong không gian giữa các chuỗi polymer bằng cách đó trấn áp

tỷ lệ sưng hydrogel này. Quyết liệt giảm tỷ lệ sưng là
quan sát thấy chỉ trong trường hợp của nhiều crosslinked DP (AAM-co-MA)
hydrogels.
Trái ngược với điều này, EGDMA hydrogels crosslinked cho thấy
tăng cân bằng sưng tỷ lệ 54,84-101,74 g = g như
nồng độ của EGDMA khác nhau từ 0,01008 đến 0.03024mM.
Tiếp tục tăng nồng độ EGDMA giảm tỷ lệ sưng (Hình 6).
Hiệu lực của Initiator
Polyme này được khởi xướng bởi các gốc tự do trong giai đoạn dung dịch nước
bằng cách sử dụng nhiệt khởi xướng decomposable, redox khởi xướng, hoặc kết
hợp.
Nó nổi tiếng mà hệ thống khởi xướng hoặc đã trực tiếp
ảnh hưởng đến các tính chất vật lý của hydrogels vì nó ảnh hưởng đến
cấu trúc mạng crosslinking cũng như các hành vi giai đoạn.
Redox hệ thống cho copolymerizations crosslinking bao gồm các cặp vợ chồng
11
của persulfate = bisulfit, persulfate = thiosulfat, persulfate = ascorbate,
hydrogen peroxide = ascorbate, persulfate = TMEDA, vv. Họ
cũng chịu trách nhiệm về inhomogeneity trong hệ thống hydrogel.
Trong việc điều tra hiện nay, amoni persulfate và TMEDA
đã làm việc như xướng và activator, tương ứng. Hiệu quả của nồng độ persulfate
amoni vào trạng thái cân bằng tỷ lệ sưng
poly (AAM-MA) hydrogel đã được nghiên cứu và kết quả được trình bày trong
Hình 7. Sưng cân bằng tỷ lệ của nhiều crosslinked EGDMA -
(AAM-co-MA) hydrogel làm tăng nồng độ như tiền thu được từ APS
0.04382mM để 0.17528mM và giảm dần với tăng thêm
ở nồng độ persulfate amoni. Khác crosslinked loạt
của hydrogels cũng cho thấy mô hình tương tự như sưng. Các trạng thái cân bằng tối
đa
Tỷ lệ sưng đã được quan sát thấy ở 0.17mM, 0.13mm, 0.17mM của

amoni persulfate trong (poly AAM-co-MA) hydrogels crosslinked
với BDDA, DP, HDDA, tương ứng. Ở nồng độ thấp của
amoni persulfate, số lượng các gốc tự do sản xuất là
tương đối nhỏ cho mật độ thấp hơn crosslinking đến
mạng lưới, qua đó làm giảm khả năng hấp thụ của các gel
Hiệu lực của Muối ngày sưng Behavior
Nồng độ muối và valencies phí của nó cũng ảnh hưởng đến sưng
của bất kỳ hydrogel hoặc SAP. Sự hiện diện của một muối và phí của nó valencies
gây ra một sự thay đổi trong cấu trúc mạng hydrogel, ảnh hưởng đến
hành vi sưng hydrogels, các tài sản và cơ khí
phổ biến các hệ số của gel.
Trong việc điều tra hiện nay, tác dụng của NaCl nồng độ trong
dung dịch nước giải pháp trên sưng cân bằng tỷ lệ được nghiên cứu cho
các poly (AAM-co-MA) hydrogels crosslinked bởi BDDA, EGDMA,
HDDA, và DP. Hình 8 cho thấy tỷ lệ cân bằng sưng
12
các hydrogels trong nhiều giải pháp dung dịch NaCl. Từ 8 hình, nó
là được thấy rõ ràng rằng các trạng thái cân bằng với tỷ lệ giảm sưng
tăng nồng độ NaCl. Các hậu quả của các ion có thể có muối
tại các trung sưng là để thay đổi áp lực thẩm thấu do sự khác biệt
ở nồng độ ion của nội thất của gel và bên ngoài
giải pháp. Theo Eq. (7), nó là khá chấp nhận được rằng sự gia tăng
của truy cập di động-ion của một giải pháp có thể dẫn đến giảm xuống trong
thẩm thấu áp lực bên trong gel [42], gây ra gel để thu nhỏ.
(7)
nơi Ci là nồng độ ion điện thoại di động của các loài tôi và superscripts
â € ~ â € ~ g € ™ â € ™ và â € ~ â € ~ sa € ™ â € ™ đại diện cho giai đoạn gel và
giải pháp tương ứng.
Nghiên cứu tác dụng của anion khác nhau và Cation trong dung dịch nước
trung vào các trạng thái cân bằng tỷ lệ của hydrogels sưng, các nhũ tương

anion của kali (KCl, KBr, và KI) và muối clorua của Ký ¾,
Ca2Ã ¾, và Fe3Ã ¾ đã được thêm vào, tương ứng, cho vừa sưng.
Con số 9 và 10, hiển thị trạng thái cân bằng sưng năng lực của hydrogels với anion
tạo và Cation trong trung sưng. Các kết quả
rõ ràng chỉ ra rằng trạng thái cân bằng sưng tỷ lệ của tất cả các hydrogels
tăng giảm theo kích thước của các ion hiện diện trong sưng
trung bình. Thứ tự của các hành vi sưng là ¾ Ký> Ca2Ã ¾> Fe3Ã ¾ và
Cl> Br> tôi. Tương tự như loại hình kết quả cũng được tiết lộ bởi Lee et al.
[43a € "45].
Hiệu lực của pH trên sưng Behavior
Các nước công suất imbibing không chỉ bị ảnh hưởng bởi các kiến trúc hóa học
của mạng như tính linh hoạt dây chuyền, crosslinking mật độ,
nhóm hydrophilic chức năng, tiềm năng thẩm thấu, và miễn phí khối lượng
mà còn bởi nhiệt độ, độ pH, cường độ ion, và mô phỏng sinh học
chất lỏng. Trong số đó, nhiệt độ và độ nhạy cảm có độ pH của hydrogels
13
đã đạt được nhiều tầm quan trọng trong các ứng dụng khác nhau trong y sinh
cánh đồng. Trong trường hợp pH của hệ thống phân phối thuốc phụ thuộc, rất nhiều
nhà nghiên cứu đã tập trung vào các tính chất sưng hydrogels.
Như vậy, mục đích của việc điều tra hiện nay là để nghiên cứu các ảnh hưởng
pH về hành vi sưng (poly AAM-co-MA) hydrogels.
Bảng 2 cho kết quả độ pH cân bằng nhạy cảm của nhiều (AAM-co-MA)
hydrogels, mà minh họa sự phụ thuộc của sưng hydrogels
để trong tất cả các giải pháp khác nhau, độ pH 2-12. Từ bảng 2, đó là quan sát
là hợp lý sưng nhạy cảm của hydrogels có mặt tại tất cả
pH. Các sưng hydrogel được hàng để tăng độ pH từ 2 đến
11. Ở độ pH thấp, các ion Hþ ở bên ngoài vừa đàn áp các ion hóa
của các axit Maleic và cuối cùng là tính linh hoạt của các hydrogel
chuỗi là thấp. Khi làm tăng độ pH, các axit Maleic ionizes và thu hút
Cation vào mạng gel để thay thế các ion Hþ. Điều này, đến lượt nó,

làm tăng nồng độ của các ion điện thoại di động bên trong ma trận gel, mà
làm tăng áp lực ion sưng và do đó sưng cân bằng cao hơn tỷ lệ thu được. Nó được
quan sát thấy ở rất cao, độ pH sưng
trung tất cả nhiều crosslinked (AAM-co-MA) hydrogels giải thể hoặc
được hình thành như gel nhớt cao, cho thấy khả năng thủy phân.
Hiệu lực của Fluids Simulated sinh học trên sưng Behavior
Các sưng hydrogel là kết quả ròng của các thẩm thấu và khôi phục
đàn hồi áp lực. Nó được chấp nhận rộng rãi rằng sự hiện diện của chất tan trong
xung quanh dung dịch nước vừa có khả năng làm thay đổi hành vi sưng
của hydrogels. Để tìm hiểu tác động của nhiều giải pháp mô phỏng sinh học
về hành vi sưng nhiều (AAM-co-MA) hydrogel bốn khác nhau
chất lỏng sinh học được làm việc. Như trong hình 11, solutedependent
sưng thay đổi hành vi ứng xử với các giải pháp sinh học là
quan sát. Các kết quả rõ ràng chứng minh rằng (poly AAM-co-MA)
hydrogels crosslinked bởi BDDA, EGDMA, HDDA, và DP hiển thị
14
cân bằng các giá trị cao nhất sưng tỷ lệ trong dung dịch urê hơn khác
các giải pháp sinh học. Hành vi này có thể được giải thích trên cơ sở
hình thành liên kết hydro giữa chuỗi polymeric tan
và do đó một khả năng để giữ số lượng lớn của các nước trong
ba chiều mạng của hydrogel. Thứ tự của các trạng thái cân bằng
sưng hydrogels năng lực cho tất cả các chất lỏng khác nhau trong sinh học như sau,
urê> glucose> tổng hợp nước tiểu> mặn nước. Hơn nữa, họ
tỷ lệ cân bằng sưng trong tất cả các giải pháp sinh học là thấp khi so sánh
nước như vừa sưng. Điều này là do sự gia tăng của nhiều
ion loài tập trung ở các trung sưng.
Tóm lược của Hành vi sưng của Hydrogels
Các nghiên cứu sưng hydrogels tiết lộ rằng (poly AAM-co-MA)
hydrogels cho thấy biến thể tương tự trong khả năng của họ khi bị sưng
các tác phẩm monomeric được về cùng. EGDMA crosslinker

hydrogels cao năng lực cho thấy sưng hơn bất kỳ khác crosslinked
hydrogels. Điều này là do cấu trúc và phản ứng của các crosslinker.
Crosslinker này cho một hệ thống tốt đẹp đó là có khả năng giữ lớn
Số tiền của các nước trong mạng lưới crosslinked, trong khi 1,4
butanediol diacrylate, 1,6-diacrylate hexanediol, và diallyl phthalate
crosslinkers cho hydrogels với mạng lưới lỏng lẻo crosslinked mà có thể
không có khả năng giữ cùng các phân tử nước.
Nhiệt chuyển tiếp của Hydrogels
Các số đo calorimetry vi sai rõ ràng cho thấy sự chuyển tiếp
tên miền của copolymers đến từ 70 C và 80 C. Những Transitions
đang có sự chuyển đổi kính nhiệt độ của nhiều crosslinked (AAM-co -
MA) hydrogels. Nhiệt độ chuyển tiếp khác nhau đã được quan sát cho
hydrogels crosslinked do sự hiện diện của mạng lưới polyme khác nhau
kết cấu. Điều này biến đổi cấu trúc mạng tăng chỉ do sự
15
việc làm của các loại hình khác nhau của các đại lý tại crosslinking polyme này.
Bảng 3 cho nhiệt độ của quá trình chuyển đổi (nhiều AAM-co-MA)
hydrogels. Một thermogram DSC đại diện được trình bày trong
Hình 12.
Học SEM
Các biến thể hình thái ở nhiều (acrylamide-co-axit Maleic) hydrogels
trực tiếp liên quan đến năng lực sưng hydrogels, bởi vì điều này đại diện cho
porosity hoặc hành vi crosslinking. Trong hiện tại
nghiên cứu, SEM bức ảnh của mặt cắt của nhiều khu vực (AAM-co-MA)
hydrogels được vẽ trong hình 13. Đó rõ ràng là quan sát thấy rằng
EGDMA 4 chứa crosslink mật độ thấp (Hình 13B). Mặt khác
tay, cấu trúc mạng cao crosslinked được quan sát thấy trong trường hợp
của BDDA 4 (Hình 13A) và HDDA (Hình 13C), trong đó, đến lượt nó, chỉ ra
một sưng công suất thấp hơn EGDMA 4. Càng cao sưng
năng lực cho EGDMA 4 là đạt được do sự hiện diện của các lỗ chân lông có sẵn

khối lượng (ít hơn các nút crosslink), do đó chứa lớn hơn
Số tiền của các phân tử nước trong mạng lưới hydrogel.
KẾT LUẬN
Hóa học crosslinked poly (AAM-co-MA) hydrogels đã được chuẩn bị bằng cách
các copolymerization của acrylamide với comonomer axit Maleic sử dụng
APS = TMEDA khi hệ thống khởi trong sự hiện diện của một crosslinker. Cái
ảnh hưởng của các nội dung axit Maleic trên sưng đặc tính phổ biến,
đã được nghiên cứu một cách chi tiết. Sưng kết quả cho thấy EGDMA crosslinked
hydrogels có khả năng hấp thụ cao hơn nhiều khác
(AAM-co-MA) hydrogels crosslinked với BDDA, DP, và HDDA. Mọi hydrogels
crosslinked theo sau không fickian hành vi phổ biến. Cái
ảnh hưởng của crosslinker (BDDA, EGDMA, HDDA, và DP) và
xướng (APS) tập trung vào mẫu sưng đã được điều tra.
Các Cationic và anionic muối, chất lỏng sinh học, mô phỏng, và
16
pH phụ thuộc sưng hành vi của nhiều (AAM-co-MA) hydrogels được
cũng điều tra. Các biến thể cấu trúc trong hydrogels crosslinked
được phân tích bằng cách sử dụng SEM. Các crosslinked hydrogels phát triển
trong việc điều tra hiện nay có thể tìm thấy nhiều ứng dụng trong y sinh
do nội dung cao nước của họ cân bằng các ứng dụng.
REFERENCES
17