Rapid deswelling of sodium alginate/poly(N-isopropylacrylamide) semi-interpenetrating polymer network hydrogels in response to temperature and pH changes

Zhang, Gaoqi; Zha, Liusheng; Zhou, Meihua; Ma, Jianzhong; Liang, Biao

doi:10.1007/s00396-004-1172-6

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“…The formation of a semi-IPN with alginate results in an interconnected pore structure with a homogeneous distribution of the pore size as it can be seen in Figure 3b. As previously reported, [10,11] the electrostatic repulsions among alginate carboxylate anions (COO À ) during the polymerization process result in the expansion of the semi-IPN. FeAlg-PNiPAAm (1c) in Figure 3c exhibits a similar morphology to Alg-PNiPAAm (Figure 3b).…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 68%

“…[10] The crosslinking of alginate with calcium cations in the presence of the PNiPAAm network gives rise to IPNs with enhanced mechanical properties. [11] Magnetic sensitive hydrogels have been explored for the hyperthermia treatment of cancer, which consists of raising the temperature of tumour-loaded tissue to 40-43 8C by means of an alternating magnetic field.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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In situ Synthesis of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles in Thermally Responsive Alginate‐Poly(N‐isopropylacrylamide) Semi‐Interpenetrating Polymer Networks

Hernández

Mijangos

2009

Macromol. Rapid Commun.

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A novel semi-interpenetrating polymer network based on alginate and poly(N-isopropylacrylamide) (PNiPAAm) has been synthesized that shows response to temperature and magnetic fields. Highly homogeneous porous hydrogels are obtained by copolymerizing N-isopropylacrylamide and bis-acrylamide in the presence of an aqueous alginate solution. The synthesis of magnetic iron oxides by in-situ oxidation of iron cations coordinated to the alginate network results in a hydrogel with an enhanced deswelling rate with respect to pure PNiPAAm.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 68%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

In situ Synthesis of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles in Thermally Responsive Alginate‐Poly(N‐isopropylacrylamide) Semi‐Interpenetrating Polymer Networks

Hernández

Mijangos

2009

Macromol. Rapid Commun.

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“…During this period, electrostatic repulsions among carboxylate anions of alginate chains contribute to the expansion of forming network. 17 This is the case with the samples with the lowest concentration of alginate. In contrast, the structures of IPN samples based on 2 and 3 wt % alginate are more compact than pure PNIPAAm because of the predominant influence of crosslinking of alginate with calcium ions as the last step in their preparation.…”

Section: Hydrogel Morphologymentioning

confidence: 95%

Development and characterization of thermosensitive hydrogels based on poly(N‐isopropylacrylamide) and calcium alginate

Petruš̆̌̌̌ić

Lewandowski

Giraud

et al. 2011

J of Applied Polymer Sci

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This work refers to the synthesis and characterization of thermosensitive hydrogels based on interpenetrating polymer networks (IPNs) of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) and calcium alginate in the form of films. The influence of the crosslinking degree of PNIPAAm and alginate content on thermal, swelling, mechanical, and morphological properties of hydrogels is investigated in detail. Characterization of pure PNIPAAm hydrogels and IPN hydrogels was performed by FTIR, DSC, DMA, and SEM. In addition, the studies of equilibrium swelling behavior as well as swelling, deswelling, and reswelling kinetics are performed.The results obtained imply the benefits of synthesizing IPNs based on PNIPAAm and calcium alginate over pure PNIPAAm hydrogels. The presence of calcium alginate contributes to the improvement of mechanical properties, the deswelling rate of hydrogels, and the network porosity, without altering the thermosensitivity of PNIPAAm significantly.

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“…Os hidrogéis podem ser formados por polímeros naturais [3][4][5] tais como ácido hialurônico, alginato, quitosana; por polímeros naturais modificados [6] , por exemplo dextrana reticulada, galactomanana metacrilatada; e por polímeros sintéticos [7] tais como poliacrilamida (PAAm), poli(hidroxietil metacrílico) (HEMA), poli(N-isopropil acrilamida) (PNIPAAm), entre outros. Os hidrogéis podem ser classificados como neutro ou iônico, dependendo da natureza dos grupos lateralmente ligados às cadeias poliméricas.…”

Section: Introductionunclassified

Hidrogéis semi-IPN baseados em rede de alginato-Ca2+ com PNIPAAm entrelaçado: propriedades hidrofílicas, morfológicas e mecânicas

Moura¹,

Rubira²,

Muniz³

2008

Polímeros

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ros. Os hidrogéis podem ser ambientes responsivos, ou seja, podem variar seu volume por alteração do pH, força iônica e temperatura do meio externo de intumescimento [8,9] . Os hidrogéis, em geral, apresentam propriedades mecânicas pobres, quando comparados aos demais materiais poliméricos [10] . Porém, é possível a obtenção de hidrogéis com boas propriedades mecânicas a partir da formação de redes interpenetrantes (IPN) ou redes semi-interpenetrantes (semi -IPN) [11,12] . Um hidrogel do tipo rede semi-IPN pode ser formado pela combinação de dois polímeros diferentes, um na forma reticulada e outro na forma linear.O N-isopropil acrilamida (NIPAAm) é um monômero que ao ser polimerizado forma o PNIPAAm, um polímero não tóxico e hidrofílico a baixas temperaturas. O PNIPAAm apresenta, em água, diagrama de fase tipo LCST (do inglês Lower Critical Solution Temperature) cuja temperatura consoluta inferior é de cerca de 32 °C [13,14] . Ou seja, a separação IntroduçãoEstruturalmente, os hidrogéis são constituídos por uma ou mais redes poliméricas tridimensionais, formadas por cadeias macromoleculares interligadas [1,2] . Os hidrogéis caracterizam-se por apresentar forte afinidade pela água devido à presença de grupos hidrofílicos, tais como: -OH, -COOH, -CONH 2 ,-SO 3 H, entre outros.Os hidrogéis podem ser formados por polímeros naturais [3][4][5] tais como ácido hialurônico, alginato, quitosana; por polímeros naturais modificados [6] , por exemplo dextrana reticulada, galactomanana metacrilatada; e por polímeros sintéticos [7] tais como poliacrilamida (PAAm), poli(hidroxietil metacrílico) (HEMA), poli(N-isopropil acrilamida) (PNIPAAm), entre outros. Os hidrogéis podem ser classificados como neutro ou iônico, dependendo da natureza dos grupos lateralmente ligados às cadeias poliméricas. A rede pode ser formada por homopolímeros ou copolíme- com poli(N-isopropil acrilamida) (PNIPAAm) entrelaçado, com diferentes teores de alginato e de PNIPAAm, foi caracterizada por meio de medidas de grau de intumescimento (Q), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e propriedades mecânicas [tensão máxima de compressão (σ), densidade aparente de reticulação (n e ) e módulo de elasticidade (E)]. Os valores de Q variam inversamente com n e . Para o parâmetro n e contribuem as concentrações de retículos alginato-Ca 2+ e de cadeias de PNIPAAm. Hidrogéis com maiores valores de Q possuem maiores poros. Resultados de propriedades mecânicas demonstraram que hidrogéis com maior n e apresentam maior rigidez e resistência à compressão, sendo este efeito mais intenso acima da LCST do PNIPAAm. O controle dessas propriedades nesses hidrogéis termos-sensíveis torna esses materiais potencialmente viáveis para aplicação em sistemas carreadores para liberação controlada e/ou prolongada de fármacos e substratos para crescimento e cultura de célula. Palavras-chave: Hidrogéis, alginato, PNIPAAm, LCST, propriedades mecânicas. Semi-IPN Hydrogels Based on Alginate-Ca 2+ Network and PNIPAAm: Hydrophilic, Morphological and Mechanical PropertiesAbstract: In this...

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