基于聚β-环糊精模板效应的可拉伸功能性超分子水凝胶

以β-环糊精与环氧氯丙烷的线形共聚物为大分子主体,以亲水性短链修饰的含可聚合双键的二茂铁单体为客体分子,利用二者间的主-客体包结络合作用,制备了一种新型的"大分子超分子交联剂".进而借助聚β-环糊精的大分子超分子模版效应,通过简单自由基共聚合反应,实现了基于β-环糊精与二茂铁客体分子间包结络合作用的可超长拉伸、抗刺、黏附性超分子水凝胶的制备.     

多价环状模板法合成交联胶束和类环胶体

通过点击偶联法, 用二茂铁（Fc）修饰环状聚甲基丙烯酸羟乙酯[c-P(HEMA)₅₀]的侧链羟基, 得到多价环状聚合物模板c-P(HEMA-Fc)₅₀, 该模板可通过β-CD/Fc的主客体识别作用, 在Fc位点有序偶联以亲水聚乙二醇（PEG）和硫辛酸（LA）功能化的β-环糊精（β-CD）, 形成具有明显核壳结构的超分子胶束[c-P(HEMA-Fc)₅₀/β-CD-PEG-LA]. 该超分子胶束可通过二硫苏糖醇（DTT）催化的分子内自交联（CL）形成交联的超分子胶束, 作为交联β-CD-PEG-LA的环状胶体前驱体. 与三臂星状聚合物模板相比, 环状聚合物模板的优势在于环状多价结构具有更高的稳定性和空间位阻效应, 以环状聚合物为模板制备的交联胶束和类环胶体的胶束前驱溶液的浓度可显著提高至1.0 mg/mL.     

环糊精类超分子聚合物的合成

采用氧化还原胶束聚合法，将改性β-环糊精、N-苯乙基甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸等水溶性单体进行共聚，合成了超分子聚合物(HMPAM)，其结构和性能经SEM, FT-IR和流变仪表征。结果表明：HMPAM为典型的幂律型流体，具有良好的增稠性能和抗剪切性能。     

三维还原氧化石墨烯/β-环糊精复合物的合成及其电化学检测水中左氧氟沙星北大核心CSCD

成功构筑了β-环糊精修饰的三维还原氧化石墨烯复合材料(3D-rGO/β-CD),并对该复合材料进行扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、热重分析和拉曼光谱分析等一系列的表征,分析了其形貌和结构的特征。进一步将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,构建了一种新型电化学传感器(3D-rGO/β-CD/GCE)。利用3D-rGO/β-CD/GCE电化学传感器,通过微分脉冲伏安法(DPV)对左氧氟沙星(LEV)进行了检测。其中,具有多孔结构的三维还原氧化石墨烯具有优异的导电性能、比表面积大、化学稳定性好等优良的性质,而修饰的β-环糊精能在其环形腔内与客体分子结合形成超分子包合物,进而可以对LEV进行有效识别。研究结果显示,在最优实验条件下,3D-rGO/β-CD/GCE对左氧氟沙星的检测具有较宽的线性范围(1~150μmol/L),且检测限可达0.33μmol/L,同时该修饰电极还表现出良好的选择性和稳定性。此外,成功将其应用于实际水样中LEV的检测,表明该传感器具有一定的应用潜力。     

氧化还原响应性长链超分子超支化聚合物的构筑及药物控释研究

首先合成了一种同时含有端巯基、端炔基且具有β-环糊精(β-CD)/二茂铁(Fc)超分子主客体作用的AB2型长链大分子单体(MM),再利用其巯基和炔基的点击反应可以合成出氧化还原响应性长链超分子超支化聚合物(SHP).利用一维和二维核磁共振谱对MM和SHP的聚合物结构和超分子作用进行了表征和确认.动态光散射和透射电子显微镜测试结果表明:在水溶液中,SHP可自发地形成支化自组装形貌;而当加入H_2O_2后,由于β-CD/Fc主客体作用的解离,支化自组装体结构被破坏、且进一步二次组装球形胶束.对比于线型超分子聚合物自组装体,SHP具有更高的载药效率.利用紫外分光光度计测试载药SHP自组装体对抗癌药物阿霉素(DOX)的累积释放曲线发现H_2O_2可有效调控SHP自组装体中DOX的释放速率,即:当加入H_2O_2后,DOX的释放速率明显加快.     

二茂铁接枝聚丙烯酰胺水溶液的流变行为研究

采用“Post-Modification”技术在二甲基亚砜中直接对聚丙烯酰胺进行烷基化反应,接枝二茂铁官能团(Fc),制备出一种具有氧化还原性质的二茂铁改性聚丙烯酰胺(PAM-Fc).通过红外光谱(FTIR)、核磁氢谱(1H-NMR)、热失重(TGA)、电化学、动态流变测试等方法对PAM-Fc的化学结构、电化学活性和流变特性进行了表征.研究结果表明,PAM-Fc具有氧化还原性,相比PAM呈现更好的热稳定性,这主要源于Fc基团稳定了PAM分子链的自由基.Fc基团在水溶液中的疏水缔合作用会导致体系黏度显著增大.通过添加NaCl、β-环糊精或H2O2等可以对PAM-Fc水溶液的黏度进行有效调控.其中,NaCl可以屏蔽PAM-Fc分子链上的电荷,β-环糊精能够包合Fc基团,H2O2则可将疏水的还原态Fc基团氧化成亲水的氧化态Fc,从而实现PAM-Fc水溶液流变行为的调节.     

3，3＇，5，5＇-四甲基联苯胺-β-环糊精包合物性质的研究

3,3＇,5,5＇-四甲基联苯胺(TMB)是一种联苯胺类色原试剂,具有良好的氧化还原性,将TMB包合于β-环糊精腔内,由于超分子化合物的形成而使TMB的反应性有所改变。本文采用紫外-可见吸收光谱和电化学方法研究了TMB和β-环糊精形成的包合物的性质。研究表明形成包合物后,无论在溶液体系还是在电极表面,其氧化还原活性得到明显的加强。     

环糊精超分子聚合物在药物/基因递送载体领域的研究进展

超分子聚合物通常以非共价键作为构筑驱动力,其结构具有动态可逆的特点,在新型响应性聚合物材料中具有突出优势。环糊精可通过主客体识别作用与客体分子如二茂铁、偶氮苯、金刚烷、苯环等形成包合,以此构筑的超分子组装体展现出丰富的自组装-解组装特性、刺激响应性、较低的细胞毒性和较好的生物相容性,有望在药物/基因载体领域得到应用。本文从环糊精超分子聚合物的生物医用出发,着重对近年来环糊精超分子聚合物载体在药物控制释放、基因转染以及药物/基因共递送三方面的研究进展进行了总结和评述,并在此基础上展望了环糊精超分子聚合物的研究方向和发展趋势。     

纤维素纤维接枝β-环糊精对苯二酚类分子的包络识别性能

用分光光度滴定法在不同温度、不同pH值条件下测定了纤维素纤维接枝β-环糊精与苯二酚类分子形成超分子包合物的表观热力学参数. 化学计量法表明, 纤维素纤维接枝β-环糊精上环糊精与客体苯二酚类分子形成了1∶1的超分子包合物. 从主-客体间包合物的表观热力学参数、尺寸关系、溶液pH值、包合时间等因素讨论了纤维上环糊精对客体苯二酚类分子的分子识别机制. 结果表明, 纤维素纤维接枝β-环糊精上环糊精对苯二酚类分子不同位置羟基具有分子选择性和识别能力.     

自组装单层界面β-环糊精非电活性客体的电化学测定

提出了用电化学技术测定非电活性物质的新方法.利用合成的β-CD对甲苯磺酸基衍生物(Ts-β-CD)获得新型β-CD单层.虽然β-CD的覆盖率只有10%左右,但该单层对二茂铁表现出有效的主客体响应.界面上二茂铁的包络符合Langmuir吸附响应.利用Langmuir吸附等温式,得到二茂铁与β-环糊精形成包络物的包络常数为4.2×10~4mol-1·L二茂铁在该单层上的最大表面覆盖度为8.6×10~(-12)mol/cm2.当二茂铁溶液中含有非电活性物质间甲苯甲酸(mTA)或十二烷基磺酸钠(SDS)时,mTA和SDS与包络在电极表面的二茂铁发生客体竞争反应而使二茂铁的氧化还原峰电流降低.利用该原理,分别测定了非电活性物质mTA和SDS,线性范围分别为0.8~2.7μmol/L和5~100nmol/L.     

竞争包结法研究印楝素与β-环糊精及其衍生物的选择键合

以酚酞作为光谱探针,采用紫外-可见光谱滴定法测定了β-环糊精(β-CD),单(6-脱氧-乙二胺)-β-环糊精(en-β-CD),单(6-脱氧-二乙基三胺)-β-环糊精(dien-β-CD),七(2,3,6-三-O-甲基)-β-环糊精(TM-β-CD),七(2,6-二-O-甲基)-β-环糊精(DM-β-CD),2-羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD) 在25 ℃时,pH=10.5缓冲液中与两种印楝素客体分子所形成超分子配合物的稳定常数.结果表明,多种弱相互作用力协同作用于环糊精的配位过程,主-客体间的尺寸匹配决定所形成配合物的稳定性,环糊精衍生物的取代基影响主体配位能力.6种环糊精主体化合物对印楝素客体分子的包合能力的大小为:HP-β-CD> en-β-CD≈dien-β-CD>β-CD> DM-β-CD≈TM-β-CD.对印楝素A和B给出相似的键合能力.     

一种新型芳香二胺桥联β-环糊精对染料的分子识别

以单-(6-对甲苯磺酰基)-β-环糊精和3,3′-亚甲基联苯胺为原料, 合成了一种新型刚性结构的芳香二胺桥联环糊精, 3,3′-亚甲基联苯胺桥联(6-氨基-6-脱氧-β-环糊精)2. 并用荧光光谱和紫外光谱技术分别测定了在25 ℃时, pH为7.20的磷酸缓冲溶液中β-环糊精(1)和新型桥联环糊精(2)与几种染料分子, 如吖定红(AR)、中性红(NR)、2-对甲苯胺基-6-萘磺酸钠(TNS)、1-苯胺基-8-萘磺酸铵(ANS)、罗丹明B(RhB)和亮绿(BG)形成超分子配合物的稳定常数KS. 化学计量比表明, 桥联环糊精2与客体形成了1∶1的超分子配合物, 其对客体的键合能力和分子选择性远远强于母体?茁-环糊精, 如桥联环糊精2对BG的键合能力可以达到母体环糊精的22.2倍. 从主-客体间的尺寸匹配关系和多重识别机理等方面探讨了桥联环糊精对客体分子的协同键合作用.     

基于葫芦[10]脲的超分子水凝胶的制备及其在H2O2检测中的应用研究

以丙烯酰胺(AM)与客体单元二茂铁衍生物(G)在引发剂作用下共聚形成P(AM-G)聚合物.基于客体分子与主体分子葫芦[10]脲之间的动态主-客体相互作用为交联点制备了超分子水凝胶.采用核磁、扫描电镜及流变等测试方法对水凝胶的结构、形貌以及自修复性能等进行研究.结果表明超分子水凝胶为3D多孔结构的弹性体,CB[10]的引入有利于在聚合物网络中提供交联点,并且本研究中的超分子水凝胶可在没有任何外部刺激的情况下进行自修复.在水凝胶制备后,二茂铁的固有催化活性仍然得以保留,其良好的催化活性可应用于H_2O_2的检测,检测限为2.5×10~(-4) mol/L.本研究为超分子水凝胶功能化提供了一种新的方法,在生物技术和环境化学等领域具有潜在应用.     

基于葫芦[10]脲的超分子水凝胶的制备及其在H_2O_2检测中的应用研究

以丙烯酰胺(AM)与客体单元二茂铁衍生物(G)在引发剂作用下共聚形成P(AM-G)聚合物.基于客体分子与主体分子葫芦[10]脲之间的动态主-客体相互作用为交联点制备了超分子水凝胶.采用核磁、扫描电镜及流变等测试方法对水凝胶的结构、形貌以及自修复性能等进行研究.结果表明超分子水凝胶为3D多孔结构的弹性体，CB[10]的引入有利于在聚合物网络中提供交联点，并且本研究中的超分子水凝胶可在没有任何外部刺激的情况下进行自修复.在水凝胶制备后，二茂铁的固有催化活性仍然得以保留，其良好的催化活性可应用于H_2O_2的检测，检测限为2.5×10~(-4) mol/L.本研究为超分子水凝胶功能化提供了一种新的方法，在生物技术和环境化学等领域具有潜在应用.     

环糊精-聚合物超分子材料的研究进展

环糊精是由若干D-吡喃葡萄糖单元环状排列而成的圆锥状筒形分子,具有中空内孔结构.研究表明:当长链高分子的分子尺寸与环糊精内径相匹配时,高分子可作为客体分子串入环糊精的中空内孔中自聚集成为一种独特的超分子包结物.本文从环糊精的结构性质、环糊精-聚合物超分子的复合机理、客体聚合物的种类、以及复合物的应用领域四个方面全面综述了近年来有关环糊精和高聚物包结物的相关研究现状.并在最后展望了环糊精-聚合物超分子未来的发展方向.     

β-环糊精对芳香族氨基酸的包合作用研究

研究了β-环糊精与芳香族氨基酸的超分子包合作用,考察了β-环糊精用量、温度、pH值等因素对包合作用的影响.紫外光谱和荧光光谱测定结果表明,β-环糊精与氨基酸形成了包合物,并从主-客体间的尺寸关系、包合驱动力、分子识别等方面讨论了β-环糊精与氨基酸的分子识别机制.     

Janus超支化超分子聚合物的构筑及电化学响应性自组装行为研究

本工作报道了第一例具有电化学氧化还原刺激响应性的Janus超支化超分子聚合物,研究了其自组装及响应性解组装的行为.通过阴离子开环聚合和阳离子开环聚合的方法,分别合成了以β-环糊精为中心的亲水超支化聚缩水甘油醚CD-g-HPG和末端为二茂铁的疏水超支化聚（3-乙基-3-羟甲基环氧丁烷）Fc-g-HBPO.两者通过Fc/CD之间的主客体包结络合作用,构筑了两亲性Janus超支化超分子聚合物HBPO-b-HPG.该聚合物在水中可以自组装形成囊泡.通过动态光散射（DLS）跟踪、2D-NOESY和循环伏安曲线表征了CD-g-HPG和Fc-g-HBPO之间的主客体包结络合作用,通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征了囊泡结构.最后,研究了囊泡在电化学刺激下的解组装行为,同时也验证了囊泡在加热、加入主客体竞争分子和化学氧化下的稳定性.     

基于主客体作用的多重刺激响应型超分子水凝胶的制备及性能

利用单-6-脱氧-6-氨基-β-环糊精(β-CDNH2)与双二茂铁亚甲基丁二胺季铵盐(FBI)之间的主-客体作用制备了一种性能特异的超分子水凝胶, 该水凝胶具有显著的热可逆性和pH刺激响应性, (NH4)2Ce(NO3)6的引入导致凝胶液化, 体系的颜色也由淡黄色转变为墨绿色. 扫描电镜结果表明, 在凝胶中胶凝剂β-CDNH2和FBI结合组成以带状纤维为特征的三维网络结构. 1H NMR, FTIR, XRD以及循环伏安等表征结果表明, FBI与β-CDNH2间的主客体包结作用和β-CDNH2分子间的氢键作用是凝胶形成并能稳定存在的主要原因.     

磁搅拌条件下β-环糊精与亚砷酸钠加合物的形成、谱学特性与热分解行为

傅里叶变换利用红外光谱、粉末X射线衍射、微分热重分析、气相色谱-飞行时间质谱、紫外光谱、1H核磁滴定以及电喷雾质谱等分析手段对β-环糊精(β-CD)和亚砷酸钠(SA)形成的分子-离子加合物SA-β-CD进行详细表征.结果显示,主-客体之间分子-离子相互作用是导致SA-β-CD的谱学特性(在固态或在溶液中)与热分解行为相异于主、客体自身行为的重要原因.而在气相色谱-飞行时间质谱条件下发生的氧化还原反应以及在电喷雾质谱条件下出现的Na+-β-CD(摩尔比为1∶1)超分子离子复合体进一步揭示了这种分子-离子加合作用的复杂性与独特性.     

聚N-异丙基丙烯酰胺/β-环糊精离子聚合物的合成与表征

基于β-环糊精(β-CD)的超分子包合特性,最近几年我们对环糊精聚合物的药物控制释行为进行了广泛的探索性研究,通过分子设计合成并表征了一系列基于温度敏感性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和β-CD的但却具有不同结构与性能的新型聚合物,研究发现,这些聚合物不但具有PNIPAM的热敏性,也具有β-CD的超分子包合性,并表现出独特的药物控释性能。