Swelling Characteristics of a Hydrogel poly(N-isopropylacrylamide-co-N N'-dimethylaminopropyl methacrylamide) Sensitive to Both pH and Temperature

pH 및 온도에 동시에 민감한 하이드로젤의 팽윤 특성

A hydrogel, poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N'-dimethylaminopropyl methacrylamide), sensitive to both pH and temperature was synthesized and characterized for its welling behavior, lower critical solution temperature (LCST), and its appearance. The hydrogel with 5 mol% of N,N'-diemthylaminopropyl methacrylamide (DMAPMAAm) increased its volume phenomenonally in a lower pH range (ph 1~8) even at temperature ($37^{\circ}C$ and $40^{\circ}C$) higher than LCST. This behavior was unique compared to the temperature -sensitive hydrogel which did not exhibit any swelling in the same pH range. The hydrogel with 20 mol% of DMAPMAAm was swollen significantly at a higher pH of 12. With pH decrease from 12 to 2 water content in the gel increased from 38.8 wt% and 60.6 wt%, and 90.8 wt% for 5 mol% and 20 mol% gel, respectively. The transition pH that pH effect overwhelmed temperature effect occurred at a lower pH for a higher temperature ($40^{\circ}C$) and a lower mol% (5 mol%) of DMAPMAAm. Transparency and LCST of the gel increased with higher DMAPMAAm mol%.

온도 및 pH에 동시에 민감한 하이드로젤 Poly(N-isopropy-lacrylamide-co-N,N'-dmerhylaminopropyl methacrylamide)을 합성하고, 그 팽윤 특성을 연구하였다. pH 민감성분인 N,N'-dmerhylaminopropyl methacrylamide (DMAPMAAn)의 물분율이 5%인 하이드로젤이 팽윤정도는 lower critucal solution temperature(LCST) 이상의 온도($37^{\circ}C$ 및 $40^{\circ}C$)에서 pH가 낮은 범위(pH 1-8)일 때 크게 증가하였다. 이는 온도민감성 하이드로젤이 같은 pH범위에서 전혀 팽윤이 일어나지 않는 것과 대조되었다. DMAPMAAm의 물분울이 20%인 경우에는 높은 pH(pH 12)에서도 젤이 상당히 팽창하였다. $40^{\circ}C$에서 pH가 12에서 2로 감소할 때 젤의 수분함량은 5mol%젤의 경우 38.8 wt%에서 84.7wt%로 증가하였고, 20mol%젤의 경우 60.6 wt%에서 90.8wt%로 증가하였다. 온도 및 pH에 동시에 민감한 하이드로젤의 부피 변화에 대해 이와 같이 pH는 온도 및 젤 조성의 영향을 받아 $37^{\circ}C$에서 pH 8보다 $40^\circC$에서 (pH 7) 더 낮아졌고, 5 mol%에서 (pH 7)보다 20 mol%일때 (pH 9) 증가하였다 LCST 이하의 온도 ($25^{\circ}C$)에서는 젤의 팽윤정도가 pH에 의해 크게 영향받지 않았다. 젤의 투명도와 LCST는 DMAPMAAm의 물분율에 따라 증가하였다.