1. 研究目的与意义

水凝胶是一种能吸水溶胀而不溶于水的高分子聚合物，其吸水量是其自身重量的数十倍乃至数百倍。智能水凝胶是指能对温度、PH值、电场等外界刺激而作出响应的一类凝胶体系，其中具有代表性的是温度敏感型水凝胶（简称为温敏型水凝胶）。温敏水凝胶能根据环境温度的变化而作出可逆性的物理性响应（膨胀或收缩）。此类水凝胶的分子链上存在一定比例的温敏性成分，即亲水基团和疏水基团。当外界温度达到或超过某一临界值时，水凝胶的体积在水或水基溶液中会发生突跃式变化，这个临界温度称为临界相转变温度(LCST)。PNIPAAm 水凝胶具有典型的热缩温敏性，临界相转变温度约为32 ℃。当温度低于32 ℃时，凝胶中的酰胺基团（-NHCO-）和水分子形成氢键，从而导致水凝胶吸水溶胀；当温度高于32 ℃时，氢键作用减弱，与此同时，异丙基的疏水作用成为主导，如此造成高分子疏水聚集现象的产生，导致水凝胶收缩，发生体积相变。PNIPAAM水凝胶已经在药物控制释放、固定化酶、化学传感器、物质分离等方面得到了应用。但是PNIPAAM水凝胶本身不具有抗菌性。卡那霉素是常见的抗生素，具有广谱抗菌活性，对多种革兰阳性菌，耐药性金黄色葡萄球菌有良好的抗菌作用，目前在临床上存在一定抗生素的滥用的问题。本课题提出将水凝胶作为抗生素卡那霉素的载体，制备PNIPAAM-卡那霉素复合水凝胶，对卡那霉素的释放起到缓释作用，以期望在减少抗生素的用量的同时，可以延长使用时间。

2. 国内外研究现状分析

2002年，kazutoshi haraguchi等人^[1]研究了粘土含量对由pnipaam和粘土组成的纳米复合水凝胶性能的影响。结果如下：在一般表现出非凡的机械韧性的nc凝胶中，拉伸模量和拉伸强度几乎与粘土含量成比例，而随着粘土含量的增加，断裂伸长率趋于减小。

2004年，张高奇等人^[2]从分子设计的角度出发，研究了海藻酸钠pnipaam温度敏感水凝胶的制备及结构与性能。选用具有优良温敏性的pnipaam及敏感的天然高分子海藻酸钠为基本原料，制备了系列新型温度敏感护水凝胶,系统地研究了这类凝胶的结构对其溶胀、消溶胀性能的影响，进一步提出了改善这类凝胶响应速率的新途径,并对其响应机理进行了探讨，同时对这类凝胶的药物缓释性能进行了初步地研究。

2005年，kazutoshi haraguchi等人^[3]介绍了无机（粘土）纳米粒子对pnipaam链的线圈-球体转变的总控制以及nc凝胶的强度，伸长率和断裂能等惊人的超高机械性能。

3. 研究的基本内容与计划

研究计划：

2018.01.01-2018.01.13：查阅文献，拟定实验方案，写开题报告，并进行英文翻译，准备实验仪器与实验试剂、材料；

2018.02.21－2018.05.01：进行课题的实验部分，包括负载卡那霉素的pnipaam基水凝胶的制备，pnipaam基水凝胶的物理化学性质表征，pnipaam基水凝胶的缓释性能测试，对不同菌种的抗菌性能测试以及处理实验数据；

4. 研究创新点

聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)水凝胶由于其大分子侧链上同时含有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基而成为一种典型的温敏性水凝胶。本课题将抗生素卡那霉素负载到水凝胶内部，通过红外光谱和热重分析等技术手段对PNIPAAM基材料进行物理化学性能表征，通过抑菌实验验证负载卡那霉素的PNIPAAM水凝胶抑菌材料的效果，并为PNIPAAM水凝胶在载药领域的实际应用提供理论依据。最终本课题制备的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶不但具有缓释效应，同时具有优越的抗菌性能。