近年來，以丙烯酰胺為主要單體制備的功 能性聚合物微球具有較好的水溶性、高的反應 活性以及在體外較低的毒性，可以被賦予不 同的性能如溫敏性、磁性和pH值響應性等，己 被廣泛應用于高效催化、生物工程、藥物釋放等 領域[2]。最近，又有研究者將聚丙烯酰胺接枝 到無機納米微粒上，形成有機T無機復合微球， 這種微球既有效地結合了有機材料的柔性和無 機材料的剛性，又避免了無機納米微粒的團 聚[3]，可以應用于電學、磁學、熱學和光學等領 域^，其應用得到進一步擴展。本文就功能性 聚丙烯酰胺類微球的最新研究進展和展望綜述 如下。

1功能性聚丙烯酰胺類微球的制備方法

早期制備功能性聚丙烯酰胺類微球的方法 主要有懸浮聚合法[5]和乳液聚合法。這兩 種聚合方法理論比較成熟，但由于用到大量的 乳化劑和其它表面活性劑，容易將雜質引入反 應體系，降低體系的穩定性，且得到的微球單分 散性差。隨后出現的分散聚合和無皂乳液聚合 能夠提高體系的穩定性且操作方便。目前，研 究者對無皂乳液聚合法進行了改進，出現了超 聲波無皂乳液聚合法、紫外光引發無皂乳液聚 合法以及微波加熱無皂乳液聚合法等方法來制 備聚丙烯酰胺類微球。以下針對這些方法逐一 論述。

1.1分散聚合

分散聚合是20世紀70年代由英國ICI公 司最先提出，是一種特殊的沉淀聚合>7,8]，即將 單體、引發劑、分散劑等溶解在反應介質中形成 均相體系，聚合初期形成的聚合物能溶于介質， 但當聚合物鏈長達到一定程度后，聚合物便從 反應介質中沉析出來，穩定地分散于介質中，形 成類似于聚合物乳液的分散體系。所制得的微 球粒徑分布窄，且粒徑單分散。在分散聚合中， 分散劑的選擇是分散聚合成敗的關鍵。Ye 等以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，丙烯酰胺為 單體，偶氮二異丁腈為引發劑，在乙醇/水反應 體系中制備了高單分散性的聚丙烯酰胺微球， 微球的粒徑分布在0. 3 Um~ 1. 0 Um之間。結 果表明:微球粒徑隨著引發劑和單體濃度増加 而増加，隨著分散劑濃度、聚合溫度和反應介質 極性的降低而減小。

1. 2無皂乳液聚合

無皂乳液聚合是在傳統乳液聚合方法的基 礎上發展起來的。由于乳液聚合時所添加的乳 化劑殘留在微球表面，影響微球的性能。因此 研究者提出在聚合體系中不加乳化劑或只加微量乳化劑而實現聚合（其濃度小于臨界膠束濃 度CMC)[10]。隨著對無皂乳液聚合的深入研 究，又提出了超聲波無皂乳液聚合法、紫外光引 發無皂乳液聚合法以及微波加熱無皂乳液聚合

法等。

1. 2. 1超聲波無皂乳液聚合法:超聲波通過液 體介質時，當超聲波頻率在104Hz~ 109Hz時 會有大量的小氣泡形成，隨后氣泡變大、消失， 整個過程只有幾微秒，功能性聚丙烯酰胺類微球的制備及應用，此現象被稱為超聲波氣 穴現象[11]。這種現象能夠使得局部的溫度高 達5000K，局部的壓力達5■065 x 107Pa，突然 升溫和降溫的速率能超過109 K/s，介質中的一 些分子能夠產生自由基，從而引發單體聚合，即 超聲波無皂乳液聚合法。相對于傳統的無皂乳 液聚合，該方法不需要化學引發劑，同時能夠加 快聚合反應，提高單體轉化率[12]。Yin等人[12] 比較了傳統的無皂乳液聚合和超聲波無皂聚 合。以丁基丙烯酸脂、苯乙烯和丙烯酰胺為單 體，在傳統的無皂乳液聚合中選擇過硫酸鉀為 引發劑，在超聲波無皂聚合中選用Na2S〇4作 為無機鹽，不另添加化學引發劑。最后發現傳 統的無皂乳液聚合制得的微粒粒徑大約為140 nm，而超聲波無皂乳液聚合制備的粒徑大約為 80 nm;在相同的單體轉化率的條件下，由超聲 波引發的無皂乳液聚合所需時間比傳統的無皂 乳液聚合的短。

1.2. 2紫外光引發無皂乳液聚合法:紫外光引 發聚合利用紫外光的照射，在很短的時間內就 會產生大量自由基[4]，從而引發單體聚合。可 在較低溫度下進行且聚合反應速度快，同時也 不需要化學引發劑。Sun等人[13]在室溫條件 下通過光化學法在無皂乳液聚合體系中，第一 次制備了粒徑可控的核-殼聚丙烯酰胺（PAM) 磁性納米凝膠微粒。將0. 1 mol/dm3單體丙烯 酰胺(AM)和交聯劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺 加到含有Fe3O4納米微粒的反應容器中，通氮 氣，攪拌速率400 r/ min，反應溫度25 °C，用距 容器20 cm處的500W的氙燈照射引發（10 h) 反應，制得了 PAM包覆Fe3〇4的凝膠微粒，測 得磁性凝膠微粒的粒徑大約為78 nm，多分散 系數是0.217。

1. 2. 3微波加熱無皂乳液聚合法：微波加熱無 皂乳液聚合法以微波為加熱源，具有反應速率

快、選擇性高和產率高等優點[14]。Yi等[15]比 較了傳統加熱法和微波加熱法制備的聚(苯乙 烯-«-&異丙基丙烯酰胺）單分散性聚合物微 球。兩種反應體系的反應物含量相同，在氮氣 的氣氛下，攪拌反應。唯一不同的是:一種用傳 統的加熱法加熱到70 °C，另一種先用650W功 率的微波輻射90 s，使反應體系快速達到引發 溫度70 °C，再在130W的微波輻射功率下維持 在70 °C。最后發現:用微波輻射的無皂乳液聚 合制備的微球粒徑分布在100 nm~ 130 nm之 間，比傳統加熱無皂乳液聚合法所制備的微球 粒徑小、粒徑分布窄。此外，微波加熱無皂乳液 聚合法制備的微球還具有溫敏性：當溫度從25 °C増加到40 °C時，聚合物微球的粒徑降低。

2功能性聚丙烯酰胺類微球的種類及應用

聚丙烯酰胺類微球根據需要可以引入功能 性基團，被賦予不同的性能如溫敏性、磁性和 pH值響應性等，從而應用在不同的領域。最 近，研究者又將聚丙烯酰胺與無機納米微粒復 合，形成有機■無機復合微球，進一步擴大了功 能性聚丙烯酰胺類微球在電學、磁學、熱學和光 學等領域的應用。

2.1溫敏性聚丙烯酰胺類微球

隨著生物材料的發展，溫敏性聚合物受到 了人們的極大關注，功能性聚丙烯酰胺類微球的制備及應用，特別是聚N■異丙基丙烯酰 胺(PNIPAM)以及含有N■異丙基丙烯酰胺的 交聯共聚物[16]在免疫技術、可控藥物輸送、酶 和蛋白質的固定以及生物傳感器等眾多領域中 應用廣泛117]。PNIPAM分子中存在羰基和亞 胺基與水分子的氫鍵作用力及異丙基間疏水締 合作用兩種作用力[18]。PNIPAM分子鏈在低 臨界溶解溫度（LCST)以下溶于水時，大分子 鏈周圍的水分子將形成一種由氫鍵連接的、有 序化程度高的溶劑化殼層。隨著溫度上升， PNIPAM與水的相互作用參數突變，其分子內 及大分子間疏水相互作用加強，形成疏水層，部 分氫鍵被破壞，大分子鏈疏水部分的溶劑層被 破壞，水分子從溶劑化層的排出表現為相變，產 生溫敏性[19]。Leobandung等^采用N■異丙 基丙烯酰胺與聚乙二醇共聚制備了溫敏性單分 散納米微球。在不同溫度條件下，納米微球的 粒徑在200nm~ uw ■范圍內在5 m， 

微球粒徑溶脹為1100 nm,而在35 °C時，微球 粒徑收縮為200 nm。利用這種溫敏特性，微球 能有效地結合藥物，進行藥物傳輸和控制釋放： 低溫時藥物通過溶脹進入微球內部；當溫度高 于LCST時，微球的體積收縮，大量的藥物被 釋放出來，達到有效治療疾病目的；肖新才 等[21]通過無皂乳液聚合法，以&異丙基丙烯 酰胺、苯乙烯為單體，過硫酸鉀為引發劑，制備 了聚(&異丙基丙烯酰胺-c-苯乙烯)溫度感應 型凝膠微球。結果顯示:隨著引發劑量的増加， 凝膠微球平均粒徑先増大而后迅速減小，而其 粒徑分布系數則先略有下降而后迅速變大。

2.2磁性聚丙烯酰胺類微球

由于磁性微球具有磁響應性，能夠在外加 磁場作用下實現快速分離、靶向移動等，而微球 的表面又可修飾各種功能基團或結合單克隆抗 體，從而可與酶、各種靶細胞等結合。因此，磁 性復合微球可應用于靶向藥物、酶固定、細胞快 速分離和疾病的診斷等方面123,24]。王君等[24] 以聚乙二醇改性的磁流體為基質，過硫酸鈉為 引發劑，先加少許十二烷基苯磺酸鈉、丙烯酰 胺、亞甲基雙丙烯酰胺等單體水浴加熱反 應，隨后補加丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰 胺、烯丙胺等單體，用磁分離技術洗滌磁性微 球。制得的微球具有良好的磁響應性和懸浮 性，磁微球的基質具有完整的晶形結構，微球粒 徑分布在3三

Fe3〇4磁流體存在的條件下，通過苯乙烯與聚 氧乙烯大分子單體分散聚合，制備了磁性高分 子微球。微球平均粒徑為16 Um，粒徑分布雖 然具有多分散性，但接近正態分布，95%以上的 微球粒徑分布在6 ym~ 34 Um之間。

2.3 pH值響應聚丙烯酰胺類微球

目前，對pH值響應聚丙烯酰胺類微球的 研究還不是很多。Zheng等127]以豐乙烯基吡 咯、N-異丙基丙烯酰胺為單體，以一端基為鹵 素的聚乙烯基乙二醇為高分子引發劑，通過連 續原子轉移自由基聚合合成了三嵌段共聚物聚 (乙烯基乙二醇)-!-聚(豐乙烯基吡啶-1-聚(N- 異丙基丙烯酰胺）（PEG11(rhP4VP3-k PNIPAM22)。實驗合成了三嵌段共聚物。將 三嵌段共聚物溶解在1) pH值為2. 0,溫度為 25 °C的水中；2) pH值為6. 5,溫度為25 °C的水 中。再分別在水中加入對應pH值的HAuCU 溶液，控制三嵌段共聚物中氮原子與Au3+的摩 爾比為7: 1。當Au3+減少時可以補加過量的 水溶性NaBH4,最后未反應的NaBH4用水透析 法去除。最終在室溫條件下制得離散的Gold @ Polymer•核■殼納米微球。在1)條件下，由于 此溫度低于PNIPAM鏈段的LCST，功能性聚丙烯酰胺類微球的制備及應用，三鏈段均 為親水性，三元嵌段共聚物在水溶液中可認為 是單聚體;在2)條件下，P4VP鏈段是不溶的， 則可以以疏水的P4VP鏈段為核，親水的 PNIPAM和PEG鏈段為環，自組裝形成了核- 環膠束。 

2.4無機微粒或金屬與聚丙烯酰胺類復合功 能性微球

2. 4. 1聚丙烯酰胺接枝到無機微粒表面：聚合 物改性無機納米微粒由于具有較好的電學、磁 學、熱學、光學和力學等特性，以及較好的形貌 和化學惰性，使其能很好地應用于診斷、電子 學、調色劑及涂料等工業領域。Liu等[4]通過 紫外光引發表面接枝聚合制備了 SiOx@PAM 微球。先將三乙氧基硅烷氨基丙基（APTES) 自組裝到氧化硅納米微粒上合成 >氨基丙基 納米氧化硅（AM SNs)微粒；然后將N-甲基苯 胺在甲苯中回流，自組裝到氨基丙基氧化硅納 米微粒上合成了大分子引發劑N，N-二苯胺改 性的硅納米微粒（DAA>SNs)(Fig. 1)。再將 DAA^ S Ns、二苯甲酮、AM和乙醇混合液用超聲 波分散10 min，然后在20 °C下，在距離反應容 器15 cm處用300W高壓汞燈照射反應，得到 

經分布在50 nm~ 200 nm之間，而未經處理的 SiOx微粒粒徑僅10 nm左右；熱重分析(TGA) 顯示，相對于純的PAM,復合材料的熱穩定性 有了明顯的提高。

2. 4. 2以聚丙烯酰胺為核的復合微粒:粒徑小 于100 Um的有析r無機復合微球結合了有機材 料的柔性和無機材料的剛性，同時又避免了無 機納米微粒在實際應用中發生團聚。Xia等 先選擇丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)為 單體，通過反相懸浮聚合合成了 P(AM~or MAA)球形微凝膠，功能性聚丙烯酰胺類微球的制備及應用，然后將合成的微凝膠放在 含有AgN〇3和HCHO的溶液中溶脹，再將溶 脹的微凝膠放在環己烷和司藤80的油相懸浮 液中進行攪拌，隨后將三乙胺加到反應液中，懸 浮液在離心過濾之前再攪拌3 h。最后制得了 表面上有一層銀、粒徑大約為70Um的Ag^P (AM~o-M AA)復合微球。

3展望

綜上所述，由于不同的制備方法得到的功 能性聚丙烯酰胺類微球被賦予不同的性能如溫 敏性、磁性和pH值響應性等而廣泛應用于醫 藥領域，如藥物載體、藥物釋放、藥物緩釋、靶向 給藥等領域。為了使其能夠更好地應用于實際 生產，對聚合方法進一步的改進或提出新的聚 合方法將是以后研究的重點。