聚 合物的某些鏈段充當(dāng)分子開關(guān)(切換鏈段），T trans是切換相的熱轉(zhuǎn)變溫度。圖8A-8C示出了熱 誘導(dǎo)形狀記憶聚合物的分子結(jié)構(gòu)，其中所述切換鏈段最初松弛（圖8A)并且當(dāng)聚合物被冷卻 時(shí)成為細(xì)長的且固定（圖8B)。如本文所用，切換鏈段是促進(jìn)形狀變化的官能團(tuán)或刺激敏感 域。當(dāng)加熱時(shí)，形狀記憶聚合物恢復(fù)到其初始形狀(圖8C)，并且切換鏈段再次變得松弛。
[0025] 在一些實(shí)施例中，形狀記憶聚合物可適于響應(yīng)于刺激而經(jīng)歷形狀變化以釋放作用 劑。例如，形狀記憶聚合物可以經(jīng)歷從平坦形狀到卷曲形狀的形狀變化，從卷曲形狀到平坦 形狀的形狀變化，從管狀到螺旋形狀的形狀變化，從螺旋形狀到管狀的變化，或其組合。在 一些實(shí)施例中，形狀記憶聚合物可以響應(yīng)于刺激而從閉合構(gòu)造變成打開構(gòu)造。在一些實(shí)施 例中，形狀記憶聚合物可以收縮。在一些實(shí)施例中，形狀記憶聚合物的至少一部分可以破 裂。例如，形狀變化可以導(dǎo)致包含作用劑的膠囊破裂，其中膠囊由形狀記憶聚合物形成。在 一些實(shí)施例中，形狀變化可以是可逆的或不可逆的。在一些實(shí)施例中，形狀變化可以是臨時(shí) 的或永久的。
[0026] 在一些實(shí)施例中，形狀記憶聚合物可以包括肉桂酸，淀粉，聚醚聚氨酯基質(zhì)，三苯 甲烷無色衍生物，偶氮苯，生物聚合物，聚（2-甲基-2-惡唑啉），聚(倍半硅氧烷），高沖擊性 聚苯乙烯，交聯(lián)的聚乙烯和聚乙烯/尼龍6接枝共聚物，反式聚異戊二烯，交聯(lián)的乙烯-乙酸 乙烯酯共聚物，苯乙烯基聚合物，丙烯酸酯基聚合物，聚降冰片烯，交聯(lián)的聚環(huán)辛烯，環(huán)氧基 聚合物，硫代烯基聚合物，嵌段聚氨酯，嵌段聚氨酯離聚物，聚(3-羥基鏈烷酸酯），包含十二 烷二酸或癸二酸單體和膽汁酸基聚酯的共聚物、或其組合。
[0027] 在一些實(shí)施例中，形狀記憶聚合物包括可食聚合物。可食聚合物可以包括淀粉，聚 ε_(tái)己內(nèi)酯-共-乙交酯-二甲基丙烯酸酯，或其它生物聚合物。
[0028] 如本文所使用的，形狀恢復(fù)比率Rr量化形狀記憶聚合物記住其永久形狀的能力。 形狀記憶聚合物可以具有約80%至約1000%的形狀恢復(fù)比率。在一些實(shí)施例中，形狀恢復(fù) 比率可以為約80%至約900%，約80%至約800%，約80%至約700%，約80%至約600%，約 80 %至約500%，約80%至約400%，約80%至約300 %，約80至約250%，約80%至約200%， 約80%至約150%，約80%至約100%，約100%至約900%，約100%至約800%，約100%至約 700%，約100%至約600%，約100%至約500%，約 100%至約400%，約100%至約300%，約 100%至約250%，約100至約200%，約100%至約150%，約150%至約1000%，約200至約 1000%，約250%至約1000%，約300%至約1000%，約400%至約1000%，或其組合。在一些 實(shí)施例中，形狀恢復(fù)比率可以為約100%，約150 %，約200%，約250 %，約300%，約400 %，約 500%，約600%，約700%，約800%，約900%，約1000%，或在這些值中的任意值之間的范 圍。
[0029] 應(yīng)變受控協(xié)議的形狀恢復(fù)比率為:& = d#;:;其中ε是公稱應(yīng)變，^是 j 周期性熱機(jī)械實(shí)驗(yàn)中的缺省應(yīng)變，^是周期性熱機(jī)械實(shí)驗(yàn)中的恢復(fù)應(yīng)變，Ν是周期數(shù)，Rr是形 狀恢復(fù)比率。應(yīng)力受控測試協(xié)議的形狀恢復(fù)比率是，dv) - 其中是ε1是冷 卻至溫度Tlciw之后的應(yīng)變，^是周期性熱機(jī)械實(shí)驗(yàn)中的恢復(fù)應(yīng)變，Ν是周期數(shù)，Rr是形狀恢復(fù) 比率。在應(yīng)變受控協(xié)議中，在第N個(gè)周期中的程序步驟期間發(fā)生的應(yīng)變?chǔ)纽?ερ(N-1)與在當(dāng)前 形狀記憶效應(yīng)（"SME"）期間發(fā)生的應(yīng)變^-化⑶的變化有關(guān)。在施加屈服應(yīng)力之前的無應(yīng)力 狀態(tài)下，在兩個(gè)連續(xù)經(jīng)過的周期中樣本的應(yīng)變由ε Ρ(Ν-1_εΡ(Ν)表示。在第Ν個(gè)周期ει(Ν)的 冷卻至溫度之后的應(yīng)力受控程序和無應(yīng)力恢復(fù)的情況下，形狀恢復(fù)比率Rr量化材料記住其 永久形狀的能力。為此目的，在第N個(gè)周期的程序步驟期間發(fā)生的應(yīng)變的變化ει(Ν)_εΡ(Ν)與 由于SME而發(fā)生的應(yīng)變變化ει(Ν)-εΡ(Ν_1)進(jìn)行比較。
[0030] 如本文所使用的，形狀固定比率可用來量化形狀記憶聚合物固定導(dǎo)致臨時(shí)形狀的 變形(諸如拉伸）的能力。在一些實(shí)施例中，形狀記憶聚合物可以具有約1〇〇 %至約1〇〇〇 %的 形狀固定比率。在一些實(shí)施例中，形狀固定比率可以是約100%至約900%，約100%至約 800%，約100%至約700%，約100%至約600%，約 100%至約500%，約100%至約400%，約 100%至約300%，約100%至約250%，約100至約200%，約100%至約150%，約150%至約 1000%，約200 % 至約 1000 %，約250 % 至約 1000 %，約300 % 至約 1000 %，約400 % 至約 1000%，或其組合。在一些實(shí)施例中，形狀固定比率可以是約100%，約150%，約200%，約 250%，約300%，約400%，約500%，約600%，約700%，約800%，約900%，約1000%，或在這 些值中的任意值之間的范圍。
[0031] 應(yīng)變受控協(xié)議的形狀固定比率是：&'(ΑΓ} 其中￡11是在周期性熱機(jī)械實(shí)驗(yàn) 中卸載之后的固定應(yīng)變，^是周期性熱機(jī)械實(shí)驗(yàn)中的缺省應(yīng)變，Ν是周期數(shù)，Rf是形狀固定比 率。應(yīng)力受控協(xié)議的形狀固定比率是％(A〇 其中ει是冷卻至溫度TlOT之后的應(yīng)變， ^是周期性熱機(jī)械實(shí)驗(yàn)中的缺省應(yīng)變，N是周期數(shù)，Rf是形狀固定比率。在應(yīng)變受控程序協(xié)議 中，Rf由第N個(gè)周期的拉力應(yīng)力撤回后處于無應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變￡110)和最大應(yīng)變em之比給 出。在應(yīng)力受控程序協(xié)議的情況下，R f由卸載之后的拉力應(yīng)變^0)與在冷卻至溫度TlQW之后 σ = ση情況下的最大應(yīng)變?chǔ)纽?Ν)之比。
[0032] 在一些實(shí)施例中，刺激可以包括溫度升高、溫度下降、紫外線(UV)光曝光、紅外線 (IR)光曝光、磁場改變、pH變化、離子濃度變化、水濃度變化、電場變化或其組合。
[0033] 在一些實(shí)施例中，形狀記憶聚合物可以經(jīng)歷光可逆反應(yīng)以形成可逆化學(xué)交聯(lián)，實(shí) 現(xiàn)形狀變化以固定臨時(shí)形狀。在一些實(shí)施例中，光可逆刺激可以是合適波長的光，諸如紫外 線(UV)光或紅外線（IR)光。光敏感基團(tuán)可包括三苯基甲烷隱色衍生物，偶氮苯，或它們的組 合。例如，三苯基甲烷隱色衍生物可以通過具有至少約270nm的波長的UV光來刺激。偶氮苯 基可以由具有約為330nm至約380nm的波長的UV光來刺激，以實(shí)現(xiàn)反式-順式過渡，或者由具 有至少約420nm的波長的UV光來刺激以實(shí)現(xiàn)順式-反式過渡。圖7示出了接枝聚合物網(wǎng)的光 誘導(dǎo)SME的分子機(jī)制（Behl等人，Shape Memory Polymers and Shape-Changing Polymers, Advances in Polymer Science,Vol.226,2010,pp. 1-40)。如圖7A中所不，感光基（空心三 角形)共價(jià)連接到永久聚合物網(wǎng)（實(shí)心圓，永久交聯(lián)），形成如圖7B所示的光可逆交聯(lián)(實(shí)心 菱形）。暫時(shí)形狀的在圖7C中所示的固定以及在圖7D所示的恢復(fù)是通過合適的波長的UV光 輻照來實(shí)現(xiàn)的。在聚合物網(wǎng)中并入諸如分子開關(guān)的光敏基團(tuán)可使實(shí)現(xiàn)光誘導(dǎo)的SMP的發(fā)展。 通過這種方式，可以通過任何溫度效應(yīng)來獨(dú)立地誘發(fā)SME。代替升高樣本的溫度，不同波長 范圍的光可用于臨時(shí)形狀的固定和永久形狀的恢復(fù)。CA或肉桂乙酸(CAA)可用作分子級的 光敏分子開關(guān)，因?yàn)樗鼈冊诒缓线m波長的光輻照時(shí)能夠在[2+2]環(huán)加成反應(yīng)中彼此形成共 價(jià)交聯(lián)。當(dāng)用不同的合適波長的光輻照這些鍵時(shí)，這些鍵可以再次分開。程序周期可以包括 使樣本變形到最大應(yīng)變^，此后用λ>260ηπι的UV光輻照，從而應(yīng)變的聚合物鏈段可通過新生 成的共價(jià)鍵而固定在它們的展開構(gòu)型。當(dāng)用具有波長λ〈260的光輻照樣本并且新形成的共 價(jià)鍵斷開時(shí)，可以恢復(fù)永久形狀。
[0034] 在一些實(shí)施例中，形狀變化可以由磁場來誘發(fā)。在一些實(shí)施例中，磁納米顆粒可以 添加到聚合物中。在一些實(shí)施例中，聚合物可以是聚醚聚氨酯基質(zhì)。在一些實(shí)施例中，刺激 可以是交變磁場。在一些實(shí)施例中，交變磁場可以具有約150kHz至約400kHz的頻率。在一些 實(shí)施例中，交變磁場可以具有約TkAnf 1至約SOkAnf1的磁場強(qiáng)度(H)，約lOkAnf1至約SOkAnf 1的 磁場強(qiáng)度，約15kAm-1至約30kAm-1的磁場強(qiáng)度，約20kAm- 1至約30kAm-1的磁場強(qiáng)度，約ΖδΙ?ΑπΓ1 至約SOkAnT1的磁場強(qiáng)度，或它們的組合。在一些實(shí)施例中，交變磁場的磁場強(qiáng)度可以是約 TkAnf1、約lOkAnf1、約KkAnf1、約SOkAnr 1、約、約SOkAnf1或在這些值中的任意兩個(gè)值 之間的范圍。不同強(qiáng)度和/或頻率的磁場也可以在本公開的范圍內(nèi)使用。
[0035] 形狀記憶聚合物可以涂有密封劑。在一些實(shí)施例中，當(dāng)形狀記憶聚合物經(jīng)歷形狀 變化時(shí)，密封劑會(huì)破碎。在一些實(shí)施例中，作用劑可以被封裝。在一些實(shí)施例中，密封劑可以 從淀粉，聚(脲-甲醛），氨基樹脂，聚酰胺，聚氨酯，明膠，纖維素，聚乙酸乙烯酯，脲-間苯二 酚甲醛，或它們的組合中選出。
[0036] 形狀記憶聚合物可以布置在親水基質(zhì)內(nèi)。在一些實(shí)施例中，作用劑可以釋放到親 水基質(zhì)中。在一些實(shí)施例中，在從形狀記憶聚合物釋放時(shí)，作用劑可以與親水基質(zhì)反應(yīng)。在 一些實(shí)施例中，作用劑可以在放熱過程中與親水基質(zhì)反應(yīng)。在可選的實(shí)施例中，作用劑可以 在吸熱過程中與親水基質(zhì)反應(yīng)。
[0037] 在一些實(shí)施例中，親水基質(zhì)可以包括與水結(jié)合的聚合物。在一些實(shí)施例中，作用劑 釋放到親水聚合物基質(zhì)中觸發(fā)吸熱或放熱反應(yīng)。在實(shí)施例中，聚合物可以是聚乙烯醇。在一 些實(shí)施例中，親水基質(zhì)可以形成包裝的一部分。例如，親水基質(zhì)可以在形狀類似花的示例性 的包裝中形成一層'葉子'或花瓣。在一些實(shí)施例中，親水基質(zhì)可以包括羥丙基甲基纖維素 (HPMC)，羥丙基纖維素(HPC)，聚環(huán)氧