基本介紹
- 中文名：聚離子複合物
- 外文名：Poly ion compound material
- 別名：聚電解質複合物
- 定義：聚正離子和聚負離子所構成的材料
- 發現：19世紀末
- 套用：主要用作生物醫學材料
聚電解質,簡介,類型,形成過程,套用,
聚電解質
聚電解質是指在水中溶解時，大部分分子能電離成高分子離子和許多小分子離子（反離子）的水溶性高分子，包括陰離子型、陽離子型和兩性聚電解質。陰離子聚電解質帶有受質子基團，常見的陰離子基團有-COO、-SO、-O-CS、-O-PO3；陽離子聚電解質帶有供質子基團，常見的陽離子基團有-NH和S，兩性聚電解質既帶有陰離子基團又帶有陽離子基團的大分子聚合物。聚合物電解質具有電荷中和、架橋兩種作用，可作為緩蝕劑、阻垢劑、絮凝劑等套用於水處理。
簡介
聚電解質複合物最初是在蛋白質間相互作用產生沉澱基礎上被認識的。19世紀末，Kossel首次發現聚電解質複合物陰陽離子間相互作用的靜電本質。20世紀50年代，Michael系統地研究了由聚苯乙烯磺酸與聚乙烯基苄基三甲基氯化銨所形成的聚電解質複合物。此後，作為一種新型材料，聚電解質複合物PEC的形成、物理、化學性質及其套用研究有了較大的進展。
在一定條件下，荷電相反的兩種聚電解質相互作用能夠形成聚離子複合物。參加反應的聚電解質包括聚合物酸、聚合物鹼和聚合物鹽類等，甚至涉及到某些生物大分子和離子型表面活性劑。除了有機的聚電解質外，無機化合物如聚磷酸鹽和聚矽酸鹽等也可以形成聚電解質複合物。在聚陰離子（PA）-聚陽離子（PC）複合過程中，一般採用可溶性的尤其是水溶性的線形或支鏈高分子。聚電解質複合物中的作用力包括靜電作用、憎水相互作用、氫鍵和范德華力等。在反應中由於聚電解質分子的長鏈結構，當反應物分子之間某一對鏈段一旦發生複合反應，相鄰鏈段由於不需要發生分子構型的顯著變化，更加容易發生複合反應。聚電解質複合物與原來組分的性能有顯著不同，從而有不同的套用範圍。
類型
按照形成複合物的材料類型來劃分，可以分為聚陽離子-聚陰離子複合物；聚離子-兩性大分子（如蛋白質等）複合物及兩性大分子-兩性大分子複合物等。
關於相反電荷聚電解質複合體系的研究大都只涉及水溶液體系，水溶液中通過聚陰離子和聚陽離子的相互作用得到的複合體系按其巨觀狀態主要可分為以下四種：
（1）包含有小的複合物聚集體的巨觀均一體系可溶解的複合物；
（2）處於相分離邊界的由懸浮的複合物粒子構成的膠質體系；
（3）由上層清液和沉澱的聚鹽易分離、洗滌和乾燥後呈固態組成的兩相體系；
（4）聚陰離子和聚陽離子濃溶液巨觀均一體系；
上述各種類型的體系都可以通過調整反應條件如改變聚合物濃度，改變體系PH值或鹽濃度來獲得，而與各組分的化學結構無關。
形成過程
一般認為，聚電解質複合物的形成過程是兩步機理：首先是荷電相反的兩個聚合物互相接近，這是一個擴散控制過程；然後是已經接近的聚電解質鏈段上相反電荷的中和過程，這一過程與聚合物的結構、電荷密度和反應體系內的小分子電解質有關。一般說來有3種方法製備聚電解質複合物：
（1）通過聚合物酸和聚合物鹼之間的中和反應；
（2）通過聚合物酸形成的鹽和聚合物鹼形成的鹽之間的反應；
（3）具有離子基團的單體接合在聚電解質上之後再進行模板聚合。
套用
許多生物功能像基因信息的傳遞、酶的選擇性和抗體-抗原作用等主要是基於生物大分子之間的相互作用或者生物大分子與小分子化合物之間的相互作用。由於聚電解質複合物在結構與性能上與生物大分子存在許多相似性（如表面電荷、親疏水性、小分子物質的選擇輸運等），因而聚電解質複合物在生物醫用材料方面有著巨大的套用前景，如膜、生物相容性材料、藥物控釋體系、藥物和酶載體等。
在組織工程的套用
組織工程其基本原理是通過將體外培養的高濃度組織細胞附著在生物材料表面，形成一個生物活性的種植體，當植入病變部位，生物材料被降解吸收時，新的組織或器官就形成，達到修復或重建缺損的組織或器官。其核心就是構建種植細胞和生物材料的三維複合材料。
在細胞免疫隔離移植方面，利用聚電解質複合物半透膜進行免疫隔離細胞移植的套用研究始於80年代初。人工皮膚是組織工程中最成功的領域，已有很多利用大分子複合來製備相應的組織工程材料。
用於生物替代
聚電解質複合物（PEC）類似於膠原蛋白等連線組織，且具有對水及體液中大部分小分子的易透過性。因此，可作為人體內許多組織的替代物而進行移植。如PEC作為動物角膜替代物，能夠永久性保持透明，並可在一定壓力條件下殺菌；PEC對眼組織具有良好的適應性，故可作為鞏膜接觸稜鏡；PEC的抗凝血性質還可使之作為軟骨及血管替代物。
