近年来，以丙烯酰胺为主要单体制备的功 能性聚合物微球具有较好的水溶性、高的反应 活性以及在体外较低的毒性，可以被赋予不 同的性能如温敏性、磁性和pH值响应性等，己 被广泛应用于高效催化、生物工程、药物释放等 领域[2]。最近，又有研究者将聚丙烯酰胺接枝 到无机纳米微粒上，形成有机T无机复合微球， 这种微球既有效地结合了有机材料的柔性和无 机材料的刚性，又避免了无机纳米微粒的团 聚[3]，可以应用于电学、磁学、热学和光学等领 域^，其应用得到进一步扩展。本文就功能性 聚丙烯酰胺类微球的最新研究进展和展望综述 如下。

1功能性聚丙烯酰胺类微球的制备方法

早期制备功能性聚丙烯酰胺类微球的方法 主要有悬浮聚合法[5]和乳液聚合法。这两 种聚合方法理论比较成熟，但由于用到大量的 乳化剂和其它表面活性剂，容易将杂质引入反 应体系，降低体系的稳定性，且得到的微球单分 散性差。随后出现的分散聚合和无皂乳液聚合 能够提高体系的稳定性且操作方便。目前，研 究者对无皂乳液聚合法进行了改进，出现了超 声波无皂乳液聚合法、紫外光引发无皂乳液聚 合法以及微波加热无皂乳液聚合法等方法来制 备聚丙烯酰胺类微球。以下针对这些方法逐一 论述。

1.1分散聚合

分散聚合是20世纪70年代由英国ICI公 司最先提出，是一种特殊的沉淀聚合>7,8]，即将 单体、引发剂、分散剂等溶解在反应介质中形成 均相体系，聚合初期形成的聚合物能溶于介质， 但当聚合物链长达到一定程度后，聚合物便从 反应介质中沉析出来，稳定地分散于介质中，形 成类似于聚合物乳液的分散体系。所制得的微 球粒径分布窄，且粒径单分散。在分散聚合中， 分散剂的选择是分散聚合成败的关键。Ye 等以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，丙烯酰胺为 单体，偶氮二异丁腈为引发剂，在乙醇/水反应 体系中制备了高单分散性的聚丙烯酰胺微球， 微球的粒径分布在0. 3 Um~ 1. 0 Um之间。结 果表明:微球粒径随着引发剂和单体浓度増加 而増加，随着分散剂浓度、聚合温度和反应介质 极性的降低而减小。

1. 2无皂乳液聚合

无皂乳液聚合是在传统乳液聚合方法的基 础上发展起来的。由于乳液聚合时所添加的乳 化剂残留在微球表面，影响微球的性能。因此 研究者提出在聚合体系中不加乳化剂或只加微量乳化剂而实现聚合（其浓度小于临界胶束浓 度CMC)[10]。随着对无皂乳液聚合的深入研 究，又提出了超声波无皂乳液聚合法、紫外光引 发无皂乳液聚合法以及微波加热无皂乳液聚合

法等。

1. 2. 1超声波无皂乳液聚合法:超声波通过液 体介质时，当超声波频率在104Hz~ 109Hz时 会有大量的小气泡形成，随后气泡变大、消失， 整个过程只有几微秒，功能性聚丙烯酰胺类微球的制备及应用，此现象被称为超声波气 穴现象[11]。这种现象能够使得局部的温度高 达5000K，局部的压力达5■065 x 107Pa，突然 升温和降温的速率能超过109 K/s，介质中的一 些分子能够产生自由基，从而引发单体聚合，即 超声波无皂乳液聚合法。相对于传统的无皂乳 液聚合，该方法不需要化学引发剂，同时能够加 快聚合反应，提高单体转化率[12]。Yin等人[12] 比较了传统的无皂乳液聚合和超声波无皂聚 合。以丁基丙烯酸脂、苯乙烯和丙烯酰胺为单 体，在传统的无皂乳液聚合中选择过硫酸钾为 引发剂，在超声波无皂聚合中选用Na2S〇4作 为无机盐，不另添加化学引发剂。最后发现传 统的无皂乳液聚合制得的微粒粒径大约为140 nm，而超声波无皂乳液聚合制备的粒径大约为 80 nm;在相同的单体转化率的条件下，由超声 波引发的无皂乳液聚合所需时间比传统的无皂 乳液聚合的短。

1.2. 2紫外光引发无皂乳液聚合法:紫外光引 发聚合利用紫外光的照射，在很短的时间内就 会产生大量自由基[4]，从而引发单体聚合。可 在较低温度下进行且聚合反应速度快，同时也 不需要化学引发剂。Sun等人[13]在室温条件 下通过光化学法在无皂乳液聚合体系中，第一 次制备了粒径可控的核-壳聚丙烯酰胺（PAM) 磁性纳米凝胶微粒。将0. 1 mol/dm3单体丙烯 酰胺(AM)和交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺 加到含有Fe3O4纳米微粒的反应容器中，通氮 气，搅拌速率400 r/ min，反应温度25 °C，用距 容器20 cm处的500W的氙灯照射引发（10 h) 反应，制得了 PAM包覆Fe3〇4的凝胶微粒，测 得磁性凝胶微粒的粒径大约为78 nm，多分散 系数是0.217。

1. 2. 3微波加热无皂乳液聚合法：微波加热无 皂乳液聚合法以微波为加热源，具有反应速率

快、选择性高和产率高等优点[14]。Yi等[15]比 较了传统加热法和微波加热法制备的聚(苯乙 烯-«-&异丙基丙烯酰胺）单分散性聚合物微 球。两种反应体系的反应物含量相同，在氮气 的气氛下，搅拌反应。唯一不同的是:一种用传 统的加热法加热到70 °C，另一种先用650W功 率的微波辐射90 s，使反应体系快速达到引发 温度70 °C，再在130W的微波辐射功率下维持 在70 °C。最后发现:用微波辐射的无皂乳液聚 合制备的微球粒径分布在100 nm~ 130 nm之 间，比传统加热无皂乳液聚合法所制备的微球 粒径小、粒径分布窄。此外，微波加热无皂乳液 聚合法制备的微球还具有温敏性：当温度从25 °C増加到40 °C时，聚合物微球的粒径降低。

2功能性聚丙烯酰胺类微球的种类及应用

聚丙烯酰胺类微球根据需要可以引入功能 性基团，被赋予不同的性能如温敏性、磁性和 pH值响应性等，从而应用在不同的领域。最 近，研究者又将聚丙烯酰胺与无机纳米微粒复 合，形成有机■无机复合微球，进一步扩大了功 能性聚丙烯酰胺类微球在电学、磁学、热学和光 学等领域的应用。

2.1温敏性聚丙烯酰胺类微球

随着生物材料的发展，温敏性聚合物受到 了人们的极大关注，功能性聚丙烯酰胺类微球的制备及应用，特别是聚N■异丙基丙烯酰 胺(PNIPAM)以及含有N■异丙基丙烯酰胺的 交联共聚物[16]在免疫技术、可控药物输送、酶 和蛋白质的固定以及生物传感器等众多领域中 应用广泛117]。PNIPAM分子中存在羰基和亚 胺基与水分子的氢键作用力及异丙基间疏水缔 合作用两种作用力[18]。PNIPAM分子链在低 临界溶解温度（LCST)以下溶于水时，大分子 链周围的水分子将形成一种由氢键连接的、有 序化程度高的溶剂化壳层。随着温度上升， PNIPAM与水的相互作用参数突变，其分子内 及大分子间疏水相互作用加强，形成疏水层，部 分氢键被破坏，大分子链疏水部分的溶剂层被 破坏，水分子从溶剂化层的排出表现为相变，产 生温敏性[19]。Leobandung等^采用N■异丙 基丙烯酰胺与聚乙二醇共聚制备了温敏性单分 散纳米微球。在不同温度条件下，纳米微球的 粒径在200nm~ uw ■范围内在5 m， 

微球粒径溶胀为1100 nm,而在35 °C时，微球 粒径收缩为200 nm。利用这种温敏特性，微球 能有效地结合药物，进行药物传输和控制释放： 低温时药物通过溶胀进入微球内部；当温度高 于LCST时，微球的体积收缩，大量的药物被 释放出来，达到有效治疗疾病目的；肖新才 等[21]通过无皂乳液聚合法，以&异丙基丙烯 酰胺、苯乙烯为单体，过硫酸钾为引发剂，制备 了聚(&异丙基丙烯酰胺-c-苯乙烯)温度感应 型凝胶微球。结果显示:随着引发剂量的増加， 凝胶微球平均粒径先増大而后迅速减小，而其 粒径分布系数则先略有下降而后迅速变大。

2.2磁性聚丙烯酰胺类微球

由于磁性微球具有磁响应性，能够在外加 磁场作用下实现快速分离、靶向移动等，而微球 的表面又可修饰各种功能基团或结合单克隆抗 体，从而可与酶、各种靶细胞等结合。因此，磁 性复合微球可应用于靶向药物、酶固定、细胞快 速分离和疾病的诊断等方面123,24]。王君等[24] 以聚乙二醇改性的磁流体为基质，过硫酸钠为 引发剂，先加少许十二烷基苯磺酸钠、丙烯酰 胺、亚甲基双丙烯酰胺等单体水浴加热反 应，随后补加丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰 胺、烯丙胺等单体，用磁分离技术洗涤磁性微 球。制得的微球具有良好的磁响应性和悬浮 性，磁微球的基质具有完整的晶形结构，微球粒 径分布在3三

Fe3〇4磁流体存在的条件下，通过苯乙烯与聚 氧乙烯大分子单体分散聚合，制备了磁性高分 子微球。微球平均粒径为16 Um，粒径分布虽 然具有多分散性，但接近正态分布，95%以上的 微球粒径分布在6 ym~ 34 Um之间。

2.3 pH值响应聚丙烯酰胺类微球

目前，对pH值响应聚丙烯酰胺类微球的 研究还不是很多。Zheng等127]以丰乙烯基吡 咯、N-异丙基丙烯酰胺为单体，以一端基为卤 素的聚乙烯基乙二醇为高分子引发剂，通过连 续原子转移自由基聚合合成了三嵌段共聚物聚 (乙烯基乙二醇)-!-聚(丰乙烯基吡啶-1-聚(N- 异丙基丙烯酰胺）（PEG11(rhP4VP3-k PNIPAM22)。实验合成了三嵌段共聚物。将 三嵌段共聚物溶解在1) pH值为2. 0,温度为 25 °C的水中；2) pH值为6. 5,温度为25 °C的水 中。再分别在水中加入对应pH值的HAuCU 溶液，控制三嵌段共聚物中氮原子与Au3+的摩 尔比为7: 1。当Au3+减少时可以补加过量的 水溶性NaBH4,最后未反应的NaBH4用水透析 法去除。最终在室温条件下制得离散的Gold @ Polymer•核■壳纳米微球。在1)条件下，由于 此温度低于PNIPAM链段的LCST，功能性聚丙烯酰胺类微球的制备及应用，三链段均 为亲水性，三元嵌段共聚物在水溶液中可认为 是单聚体;在2)条件下，P4VP链段是不溶的， 则可以以疏水的P4VP链段为核，亲水的 PNIPAM和PEG链段为环，自组装形成了核- 环胶束。 

2.4无机微粒或金属与聚丙烯酰胺类复合功 能性微球

2. 4. 1聚丙烯酰胺接枝到无机微粒表面：聚合 物改性无机纳米微粒由于具有较好的电学、磁 学、热学、光学和力学等特性，以及较好的形貌 和化学惰性，使其能很好地应用于诊断、电子 学、调色剂及涂料等工业领域。Liu等[4]通过 紫外光引发表面接枝聚合制备了 SiOx@PAM 微球。先将三乙氧基硅烷氨基丙基（APTES) 自组装到氧化硅纳米微粒上合成 >氨基丙基 纳米氧化硅（AM SNs)微粒；然后将N-甲基苯 胺在甲苯中回流，自组装到氨基丙基氧化硅纳 米微粒上合成了大分子引发剂N，N-二苯胺改 性的硅纳米微粒（DAA>SNs)(Fig. 1)。再将 DAA^ S Ns、二苯甲酮、AM和乙醇混合液用超声 波分散10 min，然后在20 °C下，在距离反应容 器15 cm处用300W高压汞灯照射反应，得到 

经分布在50 nm~ 200 nm之间，而未经处理的 SiOx微粒粒径仅10 nm左右；热重分析(TGA) 显示，相对于纯的PAM,复合材料的热稳定性 有了明显的提高。

2. 4. 2以聚丙烯酰胺为核的复合微粒:粒径小 于100 Um的有析r无机复合微球结合了有机材 料的柔性和无机材料的刚性，同时又避免了无 机纳米微粒在实际应用中发生团聚。Xia等 先选择丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)为 单体，通过反相悬浮聚合合成了 P(AM~or MAA)球形微凝胶，功能性聚丙烯酰胺类微球的制备及应用，然后将合成的微凝胶放在 含有AgN〇3和HCHO的溶液中溶胀，再将溶 胀的微凝胶放在环己烷和司藤80的油相悬浮 液中进行搅拌，随后将三乙胺加到反应液中，悬 浮液在离心过滤之前再搅拌3 h。最后制得了 表面上有一层银、粒径大约为70Um的Ag^P (AM~o-M AA)复合微球。

3展望

综上所述，由于不同的制备方法得到的功 能性聚丙烯酰胺类微球被赋予不同的性能如温 敏性、磁性和pH值响应性等而广泛应用于医 药领域，如药物载体、药物释放、药物缓释、靶向 给药等领域。为了使其能够更好地应用于实际 生产，对聚合方法进一步的改进或提出新的聚 合方法将是以后研究的重点。