中文大學校刊 一九九四年秋‧冬

提升一度，凝膠即會迅速膨脹。人們常常把具有此 類特性的凝膠稱爲「智慧凝膠」（ intelligent gel) 。如 能掌握凝膠的體積相變原理，其在醫學、化學和技 術方面有十分重要的應用價値。 化學系吳奇博士主持一項硏究，旨在發掘凝膠 在這幾方面的應用潛力。此硏究計劃於一九九三年 度獲政府硏究資助局撥款五十四萬六千元。 「智慧」的應用 目前，智慧凝膠在醫學上已有廣泛的應用。譬 如說，人體內有著各種生物分子如酶，當身體機能 受到各種因素的影響，像病菌破壞，而不能產生某 種生物分子時，便會引起疾病。此時，便需補充該 種生物分子，如糖尿病人便需要經常注射胰島素。 挪威 University of Trondheim 的硏究人員現正硏究 以凝膠裹著胰島素，植入糖尿病人體內，於適當時 候在植入位置附近啓動電場，凝膠便會膨脹，釋放 所需之胰島素，這樣可免卻病人要經常接受注射之 苦。又例如有些藥物對酸敏感，醫學人員可製造一 種能在酸性環境中顯著收縮，而在鹼性環境裡溶脹 的聚電解質凝膠，把藥物包於其中。這樣，怕酸的 藥物便可安全地通過具酸性環境的胃部，而在較具 鹼性環境的腸內釋放出來。 有此類體積相變特性的聚電解質凝膠，用途十 分廣泛，還可應用於生物分離。假設要抽取水中的 蛋白質，我們可用只容許水分子通過的凝膠把水吸 掉，而蛋白質的分子因通不過凝膠，便被分離出 來。 了解凝膠相變原理與過程 雖然已知聚電解質凝膠的收縮和溶脹，與凝膠 的結構和動態有密切的關係，然而，研究人員至今 仍未淸楚了解這種體積相變的原理，以及相變和凝 膠結構之間的關係。所以，要創製具有特定性能的 凝膠，便需要不斷摸索，是相當費時且昂貴的嘗 試。因此，對講求經濟實效的工業界而言，在生產 特殊用途聚電解質凝膠之前，先深入地認識這種特 殊體積相變的過程，顯然十分重要。 吳博士這項硏究，目的是確定凝膠溶脹和收縮 的動力學；觀察凝膠內部的擴散過程；揭示凝膠的 結構，如非均勻性和含膠量；建立體積相變和凝膠 結構之間的關係；以及硏究整個凝膠網絡的動態和 凝膠中單個高分子鏈的動態。 從兩種典型聚電解質凝膠著手 吳博士的小組正結合多種現代光學方法，來硏 究兩種典型的聚電解質凝膠一一聚 - N - 異丙基丙 烯酰胺和凍膠。聚 - N - 異丙基丙烯酰胺的分子結構 簡單，它在攝氏卅一度具有很確定的體積相變。凍 膠其實是從動物的皮和骨提取出來的蛋白質，它作 爲一種重要的穩定劑和成膠已廣泛地應用於食品、 飼料和醫藥工業。小組目前已合成一系列的聚 - N - 異丙基丙烯酰胺樣品，並確定了其特性，亦發現凍 膠薄膜的一種新溶脹過程。硏究人員將進一步硏究 凝膠薄膜和微粒，以更全面地解釋它們的「智 慧」。• 吳奇博士在中國科技大學主修化學物 理學，一九八二年取得理學士學位；旋赴 紐約州立大學石溪分校攻讀高分子物理化 學，並於一九八七年獲該校頒授哲學博士 學位。 吳博士於九二年八月加入本校之前， 曾任德國洪堡基金會硏究員，以及德國巴 斯弗 (BASF) 化學公司激光散射實驗室 主管。 學術研究 13