荧光超分子水凝胶的合成
摘要：水凝胶是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。水凝胶由于其很好的生物相容性、本身低毒性等被应用于生物医药、组织工程等领域。而超分子对比传统的高分子而言，它是单体与单体之间通过非共价键结合形成的，所以高分子水凝胶具有很多的应用方向。因此我们可以通过改变超分子的结构来改变水凝胶的功能，由此满足我们实际生活的要求。对于电场敏感智能水凝胶，例如聚海藻酸钠/二甲基二烯丙基氯化铵互穿网络结构的水凝胶。电场敏感智能水凝胶是以网络中含有可离子化的基团是高分子聚合物材料具有电刺激响应行为的重要条件。也就是说可离子化的基团越过其电刺激月显著。
因此，我们要使水凝胶具有特定的性能就必须加入特定的基团。我们设计在主体分子中加入一个具有聚集诱导效应（AIE）荧光基团就可以制备一种具有荧光效应的超分子水凝胶，从而使得在凝胶聚集状态也能发出荧光，有效地避免了传统荧光基团的聚集诱 导淬灭效应（ACQ）现象。为此，我们合成了一个中间以间以四苯基乙烯（TPE）基团为核，两 端分别为 beta; -环糊精（beta; -CD）基团的主体小分子和丙烯酰胺的主体小分子。以及一个带有金刚烷官能团和三联吡啶基 团的客体分子。由于 beta;-CD 的空腔大小与金刚烷分子的大小匹配，所以可以发生主客体反应， 使主客体分子连接形成线型超分子，当线型分子的浓度到达一定值时，便可得到一种具有荧 光效应的超分子水凝胶。
关键词：水凝胶；超分子；合成；主客体反应；荧光
凝胶是指胶体粒子或分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满 了作为分散介质的一种特殊的分散体系[1]。由于分散介质的不同，凝胶可分为水凝胶和有机 凝胶。在聚合物水凝胶的网络结构中往往含有亲水基团或亲水的链段，它们在水环境中能够 与水结合。但是由于交联网络的存在阻止了水凝胶在水中的溶解，使得其显著地溶胀但却不 溶解于水[2]。由于人体组织处于水环境中，所以水凝胶相比于有机凝胶具有更好的生物相容 性及低毒性等特点，这同时也开拓了水凝胶在生物医药领域的广阔的应用前景，如生物载药、 仿生器件、组织工程[3]等。
传统的水凝胶具有共价键连接的网络结构，他的结构一般是不可逆的。而水凝胶是通过非共价键力形成的，由于这种可逆的非共价键的存在，因此使这种水凝胶具有了一些特殊的性能，例如自修复性能[4]、形状记忆功能[5]以及多重刺激响应性[6]等，这也进一步拓展了水凝胶的应用范围。根据对环境响应的方式不同，我们可以将水凝胶分为温敏型水凝胶、光敏型 水凝胶、pH 敏感型水凝胶和电场铭感型水凝胶等。不同的响应性水凝胶的性质由其组成的分子结构决定，即通过改变超分子的结构便可以改变超分子水凝胶的性质。
1.1温度敏感型超分子水凝胶
有一些水凝胶随着溶胀温度升高到莫伊温度以上时会发生从溶胀的软的透明状态到消溶胀的硬的不透明的变化，在这个温度附近的溶胀比变化往往可达几十倍。如果讲溶胀温度降低到这一温度一下时，凝胶状的水凝胶被陈伟温度敏感型水凝胶。由于这种收缩和膨胀发生在相当窄的温度范围，人们可利用这一特定温度释放先溶胀在凝胶中的物质，以达到分离、提纯物质的效果。，水凝胶的溶胀度较高，温度较高时水凝胶产生收缩，所以可以利用这一性能实现水凝胶的温度响应。例如魏宏亮[7]等人合成了一种 alpha; -环糊精准轮烷 N-异丙基丙烯酰胺交联共聚水凝胶，如图 1.1 分子 结构。他们发现达到溶胀平衡后，每升高 4 ℃温度并恒温 3 h 后，凝胶的溶胀度会有所减小，这说明了具有温度敏感的 PNIPAM 基团引入水凝胶中可使水凝胶具有温度响应性。
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