Термочувствительные полимеры
Термочувствительные полимеры (либо температуро-чувствительные полимеры) — это полимеры, способные к изменению физико-химических свойств в ответ на изменение температуры[1]. Наиболее распространёнными примерами термо-чувствительных полимеров являются водорастворимые полимеры, которые проявляют в растворах либо нижнюю критическую температуру растворения (НКТР), либо верхнюю критическую температуру растворения (ВКТР). Фазовый переход при этом проявляется либо в помутнении прозрачного раствора, которое впоследствии может приводить к образованию осадка, или расслоению на два слоя несмешивающихся жидкостей, либо в образовании прозрачного или непрозрачного геля.
Полимеры с НКТР править
Полимеры данного типа растворяются при более низких температурах и нагревание их растворов приводит к фазовому расслоению. Наиболее известным примером таких систем является поли-N-изопропилакриламид (ПНИПАМ), который проявляет НКТР в водных растворах[2]. Нагревание разбавленных водных растворов ПНИПАМ выше 32 градусов Цельсия приводит к их помутнению. При использовании более концентрированных растворов ПНИПАМ их нагревание сопровождается образованием непрозрачного геля. Такие фазовые переходы являются полностью обратимыми, так, при снижении температуры, гель ПНИПАМ растворяется, а мутный раствор становится снова прозрачным. Влияние температуры на фазовое состояние термочувствительного полимера в водных растворах объясняется возможностью образования водородных связей с молекулами воды. При более низких температурах эти связи стабильны и молекулы воды образуют гидратную оболочку вокруг макромолекул полимера. При повышении температуры имеет место разрушение водородных связей, что приводит к контракции макромолекул и их дальнейшей агрегации.
Примерами других полимеров такого типа являются поли(винил метиловый эфир), поли(2-этил-2-оксазолин)[3], поли(Н-пропил-2-оксазолин), поливинилкапролактам, а также некоторые неионные эфиры целлюлозы (метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза). Как правило, проявление НКТР возможно для макромолекул с определённым гидрофильно-гидрофобным балансом. В литературе есть также примеры получения термочувствительных полимеров при комбинировании мономеров с отличающимися гидрофобно-гидрофильными свойствами. Например, три-блок сополимеры полиэтиленгликоль-полипропиленгликоль-полиэтиленгликоль, выпускающиеся под торговой маркой Плюроники или Полоксамеры являются водорастворимые при пониженных температурах и проявляют способность к образованию прозрачных гелей при нагревании[4]. Есть также сведения о получении статистических сополимеров, в которых комбинируются мономеры различной природы, проявляющих НКТР в водных растворах. Например, такие свойства проявляются сополимерами гидроксиэтилметакрилата с гидроксиэтилакрилатом[5], а также винилпирролидона с винилбутиловым эфиром[6].
Полимеры с ВКТР править
Растворы таких полимеров обычно можно приготовить при повышенной температуре, но при дальнейшем её снижении наблюдается фазовое расслоение.
Примечания править
- ↑ Vitaliy V. Khutoryanskiy, Theoni K. Georgiou. Temperature-Responsive Polymers: Chemistry, Properties, and Applications. — John Wiley & Sons, 2018-08-20. — 406 с. — ISBN 9781119157786.
- ↑ H.G. Schild. Poly(N-isopropylacrylamide): experiment, theory and application // Progress in Polymer Science. — 1992-01. — Т. 17, вып. 2. — С. 163–249. — ISSN 0079-6700. — doi:10.1016/0079-6700(92)90023-r.
- ↑ Alexander S. Gubarev, Bryn D. Monnery, Alexey A. Lezov, Ondrej Sedlacek, Nikolai V. Tsvetkov, Richard Hoogenboom, Sergey K. Filippov. Conformational properties of biocompatible poly(2-ethyl-2-oxazoline)s in phosphate buffered saline (англ.) // Polymer Chemistry. — 2018-05-01. — Vol. 9, iss. 17. — P. 2232–2237. — ISSN 1759-9962. — doi:10.1039/C8PY00255J. Архивировано 10 октября 2021 года.
- ↑ Elena V. Batrakova, Alexander V. Kabanov. Pluronic block copolymers: Evolution of drug delivery concept from inert nanocarriers to biological response modifiers // Journal of Controlled Release. — 2008-09. — Т. 130, вып. 2. — С. 98–106. — ISSN 0168-3659. — doi:10.1016/j.jconrel.2008.04.013.
- ↑ Olga V. Khutoryanskaya, Zarina A. Mayeva, Grigoriy A. Mun, Vitaliy V. Khutoryanskiy. Designing Temperature-Responsive Biocompatible Copolymers and Hydrogels Based on 2-Hydroxyethyl(meth)acrylates // Biomacromolecules. — 2008-12-08. — Т. 9, вып. 12. — С. 3353–3361. — ISSN 1525-7797. — doi:10.1021/bm8006242.
- ↑ Daulet E. Zhunuspayev, Grigoriy A. Mun, Vitaliy V. Khutoryanskiy. Temperature-Responsive Properties and Drug Solubilization Capacity of Amphiphilic Copolymers Based on N-Vinylpyrrolidone and Vinyl Propyl Ether // Langmuir. — 2010-05-18. — Т. 26, вып. 10. — С. 7590–7597. — ISSN 0743-7463. — doi:10.1021/la904403k.