刺激响应型功能聚合物的合成及应用

刺激响应型聚合物是一类功能性聚合物,它在药物控制释放、基因载体、纳米粒子以及纳米反应器等众多领域具有广阔的应用前景,因此引起了越来越多科学工作者的关注。刺激响应型聚合物多为双亲性聚合物,可通过自组装的方式得到形态各异的聚集体,如胶束、囊泡等。在受到某些外界环境刺激时,它们会产生特异性响应,尤其是功能性聚合物嵌段会发生相应的变化,从而引起整个聚合物结构的相转变和体积相转变。根据环境刺激种类的不同,刺激响应型聚合物可以分成不同类型,本文主要介绍了pH、温度、光、分子、电化学和手性等响应型聚合物,并概括了它们的结构特点以及不同的合成方法,简单说明了它们具有刺激响应功能的作用机理,阐述了结构与性能的联系。另外,还介绍了它们的潜在应用,并对此类聚合物的发展前景作了展望。     

刺激响应型聚合物刷的研究进展

本文综述了刺激响应型聚合物刷的研究进展,阐述了刺激响应型聚合物刷的分类、与基体表面的连接方式以及常规制备方法,介绍了离子强度、温度、pH值、光、溶剂等刺激响应型聚合物刷及其研究现状,并对相应的刺激响应机理进行了探讨。此外,本文还综述了多重刺激响应型聚合物刷的制备设计思路及其刺激响应特性,概述了聚合物刷在响应外界刺激后对基体的弯曲作用以及利用该作用进行可控三维自组装,并对刺激响应型聚合物刷的应用前景进行了展望。     

刺激响应聚合物微针在经皮给药中的应用

聚合物微针自身具有良好的机械性能和优异的生物相容性,能以微创的方式刺穿皮肤角质层,实现药物的高效经皮吸收,从而有效治疗各种疾病,如糖尿病、癌症、肥胖以及眼部疾病等。如何调控聚合物微针中负载药物的释放行为,是微针经皮给药需要关注的核心要素。刺激响应释放聚合物微针作为一种新兴的按需给药技术,能根据外界环境条件或自身生理环境变化实现药物的局部精确释放,是当前经皮给药领域的研究热点之一。目前,刺激响应聚合物微针的研究主要集中在光响应、pH响应、酶响应以及葡萄糖响应聚合物微针方面。本文将从微针在不同疾病中的应用,详细综述刺激响应聚合物微针的研究进展,并对这一领域的未来发展进行展望。     

刺激响应星形聚合物的合成及其药物可控释放研究

星形聚合物是从一个枝化点呈放射形连接出三条及三条以上线形链的一类具有特殊拓扑结构的聚合物.与组成和分子量相同的线形聚合物相比,星形聚合物具有明确的结构、较窄的分子量分布、较低的黏度和多功能性,已成为高分子领域的研究热点之一.引入刺激响应基团的刺激响应星形聚合物具有随外界环境变化而发生敏感调整的结构特征,并在药物可控释放方面具有重要的应用价值,受到广泛关注.本文总结现阶段刺激响应星形聚合物应用于药物可控释放方面的最新研究成果,主要根据不同的环境刺激信号进行分类,分别介绍了pH、温度、双重或多重刺激响应星形聚合物的合成方法,分析其在溶液中的自组装行为、刺激响应情况和药物可控释放功能,并对相关聚合物体系的改进和发展进行展望.     

力刺激响应发光聚合物

具有力刺激响应发光特性的聚合物材料是刺激响应发光材料的重点研究方向,在聚合物力化学、应力检测、聚合物损伤监控、特种包装材料等领域受到了化学家和材料学家的广泛关注。这类材料通常是将具有力刺激响应发光特性的小分子作为发光力敏团,通过化学键合或物理掺杂的方式引入聚合物基体中制备得到。力刺激作用通过聚合物基体传导到发光力敏团,引起发光信号变化,实现力刺激响应发光。本文结合发光力敏团的力刺激响应发光原理和力刺激响应发光聚合物的制备方法,对力刺激响应发光聚合物进行了综述,期望对力刺激响应发光聚合物的研发设计和实际应用提供借鉴。     

光响应形变液晶聚合物的结构与应用

液晶聚合物能够在外界刺激下发生形状变化,是一类重要的柔性智能材料。其中液晶有序排列的改变诱导材料的宏观形变。光响应聚合物具有可远程操作、易于控制等特点,在刺激响应性聚合物的设计中受到了广泛关注。将具有光响应性的基团引入到液晶聚合物体系中,可以得到一系列具有重要应用前景的光致形变材料。本文综述了近年来光响应形变液晶聚合物的研究进展,总结了光响应液晶聚合物的分子设计与响应原理,包括光致异构化响应型、光致生热响应型和多重刺激响应型;介绍了光响应液晶聚合物柔性执行器在仿生功能、能量转换和柔性机器人等领域的应用;展望了未来的研究方向与应用前景。     

刺激响应型生物医用聚合物纳米粒子研究进展

近十几年来, 纳米科学的发展极大地推动了纳米材料在生物医用领域的应用. 聚合物纳米粒子由于其独特的性能在药物传递、医学成像等医用领域备受关注. 其中, 刺激响应型聚合物纳米粒子是一类可以在外界信号刺激下(包括pH、温度、磁场、光等)发生结构、形状、性能改变的纳米粒子. 利用这种刺激响应性可调节纳米粒子的某种宏观行为, 故而刺激响应型聚合物纳米粒子也被称为智能纳米粒子. 因为其特有的“智能性”, 刺激响应型聚合物纳米粒子的研究已成为当前生物材料领域的研究热点. 本文综述了几类重要的生物医用刺激响应型聚合物纳米粒子, 侧重介绍双重及多重刺激响应型聚合物纳米粒子的制备及其生物医学应用.     

形状记忆聚合物变形模式研究进展

近年来,形状记忆聚合物（SMP）的发展取得了明显进步,其自身的优势也得到了充分的展示.形状记忆聚合物是一种刺激响应智能材料,在特定的外部刺激条件下可以根据预先设计的方式改变形状.形状记忆聚合物具有密度低、变形量大、驱动方式丰富、生物相容性好等一系列优势,使其在航空航天、生物医学、仿生工程、电子元件、智能机器人等领域有着巨大的应用潜力.为了更好地适应不同应用和不同领域的需求,形状记忆聚合物的变形模式也在不断地创新,本综述介绍了形状记忆聚合物不同的变形方式及其相关应用的进展,并对形状记忆聚合物面临的挑战和其潜在的研究方向进行了展望.     

功能性聚氨基酸纳米凝胶

聚合物纳米凝胶具有稳定的三维结构、高载药效率、刺激响应性等特性,在药物递送、基因治疗和生物成像等多个生物医学领域应用前景可期。聚氨基酸纳米凝胶由于其优异的生物相容性、性能易于调节、降解产物安全无毒等特性,在生物医学领域获得了广泛的关注。特别地,具有内源性刺激(例如:还原性、活性氧、pH和酶)或外源性刺激(例如:光和温度)响应能力的功能性聚氨基酸纳米凝胶可通过适度的转变达到药物递送可控的目的。本文系统地介绍了不同功能性聚氨基酸纳米凝胶的制备、应用和面临的挑战。     

刺激响应性聚合物微球的制备、性能及应用

作为典型的软物质材料,聚合物微球因其独特的微尺度、扩散性、渗透性及可修饰性而广泛应用于催化、药物传输、生物传感、微反应器、化学分离以及涂层材料等领域。为满足苛刻应用环境对微球的性能要求,相继出现了各类环境响应性聚合物微球。针对近年来刺激响应性微球的研究进展,本文综述了聚合物响应性微球的制备策略及形貌,以及对温度、pH、磁场、离子强度、光和CO₂敏感的响应性聚合物微球体系;并讨论了不同类型刺激响应微球的响应机理及应用,分析了其存在的不足,展望了其应用前景和发展方向。     

CO2刺激响应聚合物

CO2刺激响应性聚合物是新近发展起来的一类智能型刺激响应聚合物,是指在通入和排出CO2后,聚合物性质能够发生可逆性变化的新型聚合物。由于调控过程中仅仅涉及CO2以及一些惰性气体而不引入其他杂质,因此具有多方面的潜在应用价值。本文调研了这方面的工作,综述了几类CO2刺激响应聚合物的合成及其自组装,并指出了CO2刺激响应聚合物的应用前景和发展方向。     

基于不同刺激源的刺激响应聚合物体系的构建

刺激响应聚合物是一类具有"智能"行为的大分子体系. 它可以接收外部环境的刺激信号, 如pH值、 光、 温度、 电压、 氧化还原剂和气体等, 使自身大分子结构或状态发生较大改变, 从而影响其物理化学性质, 进而体现出相应的功能. 大量的研究结果表明, 刺激响应聚合物在纳米材料科学、 生命科学及临床医学领域中有着广泛的应用前景. 本文主要介绍了我们课题组在基于不同刺激源的刺激响应性大分子体系研究方面的一些进展.     

基于胆汁酸的刺激响应聚合物

刺激响应聚合物是当今材料科学研究的热点之一。其在外界刺激下,自身的物理或者化学性质发生变化产生响应,在药物可控释放、生物传感器、催化、吸附分离等方面有广阔的应用。胆汁酸是天然的甾类生物分子,其分子结构中含有羟基和羧基等官能团,容易进行化学修饰,且具有双亲性和一定的刚性。在聚合物中引入胆汁酸分子,能够从结构和功能两个方面丰富刺激响应高分子的研究。一方面,胆汁酸及修饰的胆汁酸既可以作为单体直接聚合,也可以被连接到含有一定官能团的聚合物上,由此可以得到以胆汁酸作为主链、侧基、端基,以及胆汁酸作为星形聚合物的核等多种聚合物结构。另一方面,胆汁酸的引入不仅可以提高聚合物的生物相容性,有效地赋予聚合物胆汁酸结构的独特性质,而且可以用于构建具有一定刺激响应功能的组装结构,进而应用于形状记忆、手性分离、药物载体等材料中。本文综述了基于胆汁酸的刺激响应聚合物近年来的相关工作,从基于胆汁酸的刺激响应聚合物的分子设计和结构构筑出发,结合其性质和应用进行论述,也对该领域的改进和发展提出展望。     

功能性含糖聚合物的研究

含糖聚合物具有良好的亲水性和生物相容性,糖单元的特异识别性又赋予了聚合物先进的生物功能性,因此近年来成为高分子科学及材料科学研究的热点。可控自由基聚合技术、"点击"化学的深入发展为合成各种结构及功能性的含糖聚合物提供了有效的途径。本文主要介绍了RAFT聚合技术、可控自由基聚合技术结合"点击"化学在合成功能性含糖聚合物方面的相关研究工作,以及我们课题组在合成刺激响应性含糖嵌段共聚物、含糖聚合物-多肽生物缀合物方面的研究。     

由聚合物门控的介孔二氧化硅基刺激响应性药物递送系统

本文主要介绍了以聚合物体系作为门控构筑的基于介孔二氧化硅纳米粒子的刺激响应性药物控释体系, 并根据聚合物类别将门控体系分为聚合物刷、 聚合物交联网络和聚合物包裹层三类. 根据聚合物“阀门”与无机纳米粒子的共价或非共价连接方式, 综述了这些杂化材料在不同外界刺激作用下的药物控制释放行为, 并给出该领域所面临的机遇和挑战.     

刺激响应梯度聚合物

近年来,刺激响应聚合物因其独特的性质而受到广泛关注,这类聚合物能够感受外界环境刺激(包括光、电、热、力、氧化还原、pH、化学、环境和生物信号等刺激)而产生响应,从而引起体系物理或化学性质的改变。而梯度聚合物则是伴随着可控自由基聚合技术的诞生、发展而出现和形成的一类新型聚合物,区别于无规和嵌段聚合物,梯度聚合物表现出单体组成沿分子链渐变的性质,其中,由亲水性单元和憎水性单元组成的两亲性梯度聚合物在选择性溶剂中可自组装形成多种聚集体,因此具有多方面的潜在应用价值,比如超分子组装体、智能涂料、网络或这些可能应用的组合。本文调研了有关梯度聚合物方面的研究工作,综述了几种梯度聚合物的合成方法,如活性阴离子聚合法、可控自由基聚合法(包括氮氧稳定自由基聚合、原子转移自由基聚合及可逆加成断裂链转移自由基聚合)和开环聚合法等,同时阐述了梯度聚合物的自组装及刺激响应行为,尤其是其独特的热和pH敏感性。此外,还对由两亲性嵌段聚合物和两亲性梯度聚合物自组装形成的聚集体的刺激响应行为进行了详细地论述和比较,并指出了梯度聚合物的应用前景和发展方向。     

荧光超分子聚合物研究进展

超分子聚合物是单体通过非共价键有序组装形成的一种新型聚合物。非共价相互作用赋予了超分子聚合物动态可逆性、刺激响应性及自适性。荧光超分子聚合物是将荧光团引入到超分子聚合物中,从而赋予超分子聚合物特殊的光学性能。因此,荧光超分子聚合物固有的发光性质及动态可逆性使得超分子聚合物被广泛应用于荧光传感器、探针、显影剂及发光二极管等领域。本文根据发光颜色不同的荧光超分子聚合物的设计及应用进行分类,并对荧光超分子聚合物的未来发展进行展望。     

电致变形聚合物材料及其应用

电致变形聚合物材料(EISCP)是一类对电刺激有变形响应的材料,即在某一电场或电流的间歇或持续刺激下,该材料的形状会做出特定的变形响应,当电场或电流消失后,形状又会趋于恢复。EISCP在智能器件、人工肌肉、仿生机器人以及药物载体等领域有广泛的应用前景。本文提出将EISCP的变形机理分为电场响应型与电流响应型两大类,并进一步将两种机理细致划分。另外,从材料出发,综述了基于介电弹性体、铁电聚合物、电致液晶弹性体、电致伸缩接枝弹性体、碳纳米管复合材料、离子聚合物-金属复合材料、电致变形水凝胶、电致形状记忆聚合物及导电聚合物九种EISCP的研究进展及应用。最后,基于目前EISCP存在的一些问题(如响应速度慢、变形量小以及变形响应高度依赖"开-关"刺激等),对其发展做出了展望。     

刺激响应性聚合物载药纳米胶束研究进展

刺激响应性聚合物纳米胶束是目前药物控制释放体系的研究热点之一,其原理是将疏水性药物以物理或化学方法包覆在具有核/壳结构的纳米微球中,通过环境刺激响应控制药物的包覆与释放,可增加疏水性药物溶解度、提高药物利用率、降低药物毒副作用,具有显著的研究价值和应用前景.本文中我们主要介绍了不同类型刺激响应性聚合物纳米胶束在药物控制释放体系的研究进展.     

刺激响应聚合物在金纳米粒子催化体系中的应用

刺激响应聚合物是近几年来研究的热点之一,这类聚合物能够感受外界刺激而发生响应,产生物理或化学性质的变化。金纳米粒子由于量子效应,具有良好的催化性质,因此有广阔的应用前景。但是在实际的应用中却常常面临易于团聚的问题,因此时常需要将其负载于载体之上。将刺激响应聚合物引入金纳米粒子催化体系之中,一方面可以发挥普通载体所能起到的分散作用,防止金纳米粒子团聚,另一方面也可实现可控催化,可以通过外界条件的改变来调控金纳米粒子的催化性能。本文综述了该体系近期的研究进展,从体系的构建方式、刺激响应类型等方面进行了论述,并对该体系的研究与应用进行了总结与展望。