Investigation of external stimuli-influenced temperature-sensitive polymers behavior studied by spectroscopic methods

Abstract

Teplotně-citlivé neboli "chytré" polymery jsou materiály, které procházejí fázovou separací při aplikaci vnějších podnětů, zde teploty Některé z těchto polymerů mají kritickou teplotu fázové separace blízkou fyziologické teplotě lidského těla (37 C), což nabízí širokou škálu potenciálních aplikací v systémech řízeného uvolňování léčiv nebo systémech pro přenos genů, bioseparace, tkáňového inženýrství atd. Mezi polymery s teplotou fázové separace blízkou 37 řC byly pro bližší studium vybrány poly (N-isopropylakrylamid) (PNIPAM ) a poly (vinylmethylether) (PVME). Tyto dva polymery byly zkoumány v přítomnosti nízkomolekulárních přiměsí a jejich koloidní stabilita byla hodnocena hlavně pomocí 1 H NMR spektroskopie vysokého rozlišení a časově rozlišených 1 H NMR spin-spinových relaxačních experimentů. Pro podrobnější charakterizaci fázové separace byl použit vylepšený dvoustavový model. Hlavní důraz byl kladen na vliv příměsí na chování polymerů během fázové separace (teplota fázového přechodu, šířka přechodu, maximální počet polymerních řetězců, které se účastní fázové separace), reverzibilita fázové separace, a dále byla sledována dynamika molekul rozpouštědla (vody) a příměsi, interakce mezi molekulami rozpouštědla, příměsi a polymerních řetězců. Dalším cílem této práce byla důkladná charakterizace...

Temperature-sensitive polymers or "smart" polymers are materials that undergo phase separation initiated by temperature change. Some of these polymers possess phase separation temperatures close to human body temperature (37 C), thus offering a wide range of potential applications in controlled drug release or gene delivery systems, bioseparations, tissue engineering, etc. Of the polymers with a phase separation temperature close to 37 C, poly(N- isopropylacrylamide) (PNIPAM) and poly(vinyl methyl ether) (PVME) are perhaps the most important and were selected as the subjects of this study. In this work, these two polymers have been examined in the presence of low molecular weight additives, and their colloidal stability evaluated using 1 H NMR (nuclear magnetic resonance) and time-resolved 1 H NMR spin-spin relaxation time T2 experiments. An improved model of the two exchangeable states was applied for a more detailed characterization of the phase separation process. The main focus of this study was to determine the influence of additives on the phase separation behavior of the polymers (phase separation temperature, width of transition, maximum number of polymer chains participating in phase separation), reversibility of the phase separation, dynamics of solvent molecules (water and additive),...