含香豆素基团超支化星形聚合物的合成与表征

设计并合成了含有香豆素基团的自引发单体, 与2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯(MEO₂MA)进行自缩合乙烯基共聚合后得到超支化聚合物H-PMEO₂MA. 以其作为大分子引发剂, 进行二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)的原子转移自由基聚合, 合成了具有温度响应性的超支化星形聚合物H-PMEO₂MA-star-PDMAEMA. 将此超支化星形聚合物在水中自组装成胶束后, 利用支化点处香豆素基团的光二聚性能, 在λ=320 nm的紫外光照射下进行香豆素间的光交联反应, 形成核交联胶束. 此核交联胶束在254 nm紫外光照射下则会发生解交联反应. 采用尼罗红作为模型药物, 将其装载到超支化星形聚合物胶束中, 研究了不同条件下的药物释放行为.     

pH响应性超支化星形共聚物的合成及基因转染研究

通过两步ATRP制备了两亲性p H响应性超支化星形共聚物HP(DMAESP-co-BS2MOE)-(POEGMA)n.首先,以2-(2'-溴异丙酰氧基)乙基2″-甲基丙烯酰氧基乙基二硫化物(BS2MOE)为自引发单体,与甲基丙烯酰氧基-3-硫代己酸二甲氨基乙酯(DMAESP)共聚,得到超支化共聚物HP(DMAESP-coBS2MOE).然后以HP(DMAESP-co-BS2MOE)作为大分子引发剂引发甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)的聚合,得到超支化星形共聚物HP(DMAESP-co-BS2MOE)(POEGMA)n.在DMAESP中,叔胺基团和甲基丙烯酸酯基团通过酸敏感的β-硫丙酯键连接,由于该键在酸性条件下能够缓慢水解,形成羧基末端,最终得到的聚合物具有p H响应性.同时,由于BS2MOE中含有二硫键,能够被细胞中的谷胱甘肽还原,该聚合物同时具有氧化还原响应性.HP(DMAESP-co-BS2MOE)(POEGMA)n在水中能够自组装成以HP(DMAESP-co-BS2MOE)为核,以POEGMA为壳的纳米级胶束,并能负载DNA,可作为基因转染的载体.     

无规共聚物P(MEO2MA-co-OEGMA)的合成及其在水溶液中温度诱导相转变行为

利用原子转移自由基聚合(ATRP)方法,由单体2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO₂MA)和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯(OEGMA, M_n = 500 g·mol^-1)合成了无规共聚物P(MEO₂MA-co-OEGMA).并采用动态光散射(DLS)、紫外光谱及透射电子显微镜(TEM)等技术考察聚合物在水溶液中的温度响应性聚集行为,获得其在水溶液中的最低临界溶解温度(LCST)及其随组成的变化规律.结果表明,该聚合物具有良好且可逆的温度响应行为,这主要归因于聚合物与水分子之间氢键作用,及其分子本身疏水作用之间为了保持一种微妙的动态平衡而自发对聚集形态进行的“自我调整”,从而达到新的热力学平衡状态的结果.该聚合物的LCST与聚合物中单体OEGMA所占的摩尔比例呈线性关系,可以通过改变单体的摩尔配比实现对聚合物LCST的调控.     

用于药物载体的多重响应型聚合物分子的设计与合成

利用原子转移自由基聚合(ATRP)法和连续ATRP法合成了温度敏感型聚合物和pH/温度双重敏感型聚合物。用紫外光谱考察聚合物在水溶液中的温敏行为,发现聚合物的低临界溶解温度(LCST)可以通过单体的比例进行调控,而且聚合物的温度响应行为非常敏感且具有可逆性。pH/温度双重敏感型聚合物还具有非常灵敏的pH响应行为,且不受单体比例的影响。最后,对聚合物胶束的体外释药动力学进行了研究,结果表明聚合物胶束的环境敏感性决定了药物的释放行为。     

CO2调控的温敏性聚合物的制备及其响应行为

通过原子转移自由基聚合制备了含甲氧基聚乙二醇(mPEG)、N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和2-(二乙基氨基)甲基丙烯酸乙酯(PDMAEMA)的三嵌段共聚物。该共聚物具有较为明显的温度响应特征，并且温敏性的范围可以通过CO₂进行调控。该三嵌段聚合物在水溶液中存在最低临界溶液温度(LCST)，且该聚合物水溶液在CO₂调节的LCST下具有各种聚集状态。随着温度的升高，三嵌段聚合物表现出双重LCST行为，并最终导致PNIPAM嵌段和PDMAEMA嵌段分别在各自相转变温度下收缩，聚合物的疏水性增强,出现收缩-收缩-聚集的三相变过程。CO₂通过调控PDMAEMA嵌段中的叔胺基团电性，可以使聚合物的亲水性增强，使得三嵌段聚合物在较高温度下难以聚集，实现了CO₂对聚合物相转变温度的调控。      

温度/氧化还原双响应超分子胶束的制备及释药性能研究

以溴酰化β-环糊精(β-CD-Br)为引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了以β-CD为核的温敏星形聚N-异丙基丙烯酰胺(β-CD-PNIPAM)。以具有氧化还原性质的二茂铁-聚乙二醇(Fc-m PEG)为客体分子,通过环糊精和二茂铁的主-客体识别作用自组装得到温度/氧化还原双响应超分子复合胶束(β-CD-PNIPAM/Fc-mPEG)。结果表明,超分子复合胶束具有规则的球形结构,直径约为100nm左右,具有可逆的温度和氧化还原刺激响应性。当升高温度至胶束的LCST以上且加入不同浓度的H2O2时,胶束结构破坏,实现药物的可控释放。这种具有良好温度和氧化还原双响应特性的超分子胶束是抗癌药物的良好载体。     

通过自缩合乙烯基氧阴离子聚合制备超支化聚甲基丙烯酸羟丙酯

由甲基丙烯酸羟丙酯通过自缩合乙烯基氧阴离子聚合(self-condensing vinyl oxyanionic polymerization)制备了端羟基的超支化聚甲基丙烯酸酯. 以氢化钾(KH)和冠醚的复合物为引发剂时, 可以得到高分子量的聚合物. 用¹H NMR和¹³C NMR谱图证实了聚合物的超支化结构. 由于在聚合过程中存在质子转移反应, 引发剂与单体的摩尔比会影响所得聚合物的结构. 超支化聚合物的玻璃化转变温度在58.1～81.4 ℃之间, 且随着引发剂与单体的比例的减小而降低. 当引发剂与单体等摩尔比时, 所得聚合物的支化度为0.49.     

温度/pH敏感性嵌段共聚物P(HEMA-co-DEAEMA)-b-PDEAM-b-P(DEAEMA-co-HEMA)的合成与性质研究

利用原子转移自由基聚合方法(ATRP)合成了组成递变的嵌段共聚物P(HEMA-co-DEAEMA)-b-PDEAM-b- P(DEAEMA-co-HEMA). 用FTIR, ¹H NMR和GPC技术表征了聚合物的组成、结构、分子量及其分布. 通过透光率测定、粘度、激光粒度分析和透射电镜研究了共聚物组成、温度及溶液pH对其溶液相行为和胶束化作用的影响. 结果表明: 所合成的嵌段共聚物具有温度和pH敏感性, 共聚物水溶液的低临界溶解温度(LCST)随HEMA量的增加而降低, 临界相变pH随HEMA量的增加而降低, 温度和pH诱导均可实现嵌段共聚物的胶束化. 控制HEMA量可以调控嵌段共聚物的LCST和pK_a.     

2-羟基-3-异丙氧基丙基羟乙基纤维素的合成及其自组装行为的研究

通过醚化反应, 将疏水性试剂异丙基缩水甘油醚(IPGE), 接枝到以羟乙基纤维素为亲水性骨架的主链上, 合成了具有温度响应性的2-羟基-3-异丙氧基丙基羟乙基纤维素(HIPEC), 运用核磁共振(¹H NMR、¹³C NMR、2D HSQC NMR)对HIPEC进行结构表征, 其最低临界溶解温度(LCST)可通过改变疏水侧链的摩尔取代度(MS)和盐浓度来调节. 通过荧光光谱仪、动态光散射(DLS)、共聚焦荧光显微镜(CLSM)研究了HIPEC在水溶液中自组装行为及Nile Red在HIPEC胶束中的增溶行为和温度控制释放行为, 结果表明, HIPEC在溶液中自组装形成胶束, 并且胶束粒径随着温度的升高而增大; 在温度高于LCST时, Nile Red从HIPEC胶束中缓慢释放, 并且可通过改变温度控制Nile Red的释放过程.     

基于超支化温敏聚合物制备温敏金纳米粒子

通过对不同分子量的超支化聚乙烯亚胺(hyperbranched polyethyleni mine,HPEI)的端基进行部分或完全异丁酰胺(isobutyric amide,IBAm)化,可以制备一系列具有不同低临界溶解温度(Lower Critical SolutionTemperature,LCST)的超支化温敏聚合物HPEI-IBAm。通过离子键或氢键之间的相互作用,所得超支化温敏聚合物可以吸附于柠檬酸钠还原并稳定的14nm的金纳米粒子(AuNP)的表面,从而得到具有温敏性质的金纳米粒子。所得温敏金的LCST都低于其相应的温敏聚合物,其差值在0.8至6℃之间。在pH值为9.18的缓冲溶液中,通过改变所用聚合物的分子量以及异丁酰胺基团的取代度,所得温敏金的LCST可控制在21.7~48.2℃之间。此外,所得温敏金的LCST也是pH值敏感的,通过溶液pH值的改变,所得温敏金的LCST值可以在更宽的范围内调节。增加溶液的碱性,LCST可能变化不大或降低,减小溶液的碱性会使LCST升高,直到消失。在偏酸的条件下,所得金复合物通常发生聚集,变得不稳定。此外,溶液中的盐度对所得温敏金的LCST也有影响,氯化钠和硫酸钠会降低其LCST,尤其是硫酸钠的效果更显著。     

不同嵌段比的PEG-b-PDMAEMA共聚物在水溶液中的自聚集行为

采用氢核磁共振(¹H-NMR)、动态光散射(DLS)及透射电子显微镜(TEM)对聚乙二醇-嵌段-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PEG-b-PDMAEMA)三种具有不同PEG/PDMAEMA嵌段比的PEG-b-PDMAEMA共聚物在水溶液中的自聚集行为进行了研究. 研究表明, 两嵌段比例是影响聚合物胶束化过程的关键因素: 只有当其中聚乙二醇含量较低(质量分数低于33%)时, 聚合物才具有其pH/温度敏感胶束化特性. 此外, 共聚物溶液随温度胶束化过程与共聚物嵌段比大小密切相关. PEG-b-PDMAEMA这种不同于传统双亲性嵌段共聚物(DHBCs)在选择性溶剂中独特的胶束化行为, 是由聚合物溶液体系中各种基团之间的氢键作用决定的.     

pH值响应性超支化多臂共聚物的合成及其自组装行为研究

以超支化双硫酯为链转移剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合方法,合成了以超支化聚酯(Boltorn H20)为核,聚丙烯酸为臂的两亲性超支化多臂共聚物(H20-star-PAA),并通过紫外分光光度计、动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对它在水溶液中的pH响应的自组装行为进行了研究.结果表明,在稀溶液条件下,H20-star-PAA始终以单分子胶束的形式存在,随着溶液pH的降低,胶束的PAA壳层会逐步塌缩,导致胶束尺寸减小;而在浓溶液条件下,当溶液的pH较低时,单分子胶束会进一步聚集形成多分子胶束.     

新型温度敏感性自组装胶束P(NiPAAm-co-DMAA)-co-P(L-Ala)的合成和性能

通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成了一种带有活性—NH2基团的温度敏感性亲水型共聚物P(NiPAAm-co-DMAA), 并将其作为引发剂, 合成了P(NiPAAm-co-DMAA)-co-P(L-Ala), 其分子量分布(PDI)在1.3左右. 聚合物通过自组装形成纳米胶束. 透射电镜(TEM)结果表明, 胶束大小200~300 nm, 具有明显的核壳结构. 共聚物的最低临界溶解温度(LCST)为45.5 ℃. 温度低于LCST时, 聚合物溶解形成胶束; 高于LCST时, 胶束解离, 聚合物不溶. 聚合物对温度的响应是快速而可逆的.     

基于AIE效应的多重刺激响应性聚合物纳米微球的制备及其细胞示踪应用

基于AIE分子和智能响应性聚合物构筑的纳米材料,具有优良的AIE发光性能、环境刺激响应性和生物相容性,已在生命科学领域展现出诱人的应用前景. 本研究通过ATRP活性聚合方法, 以合成的TPE-BIB为引发剂, 引发具有多刺激响应特性的N-[2-(二乙氨基)-乙基]丙烯酰胺单体聚合, 成功制备具有温度/pH/CO₂三重响应性的两亲性聚合物: TPE-g-PDEAEAM, 并自组装形成约200 nm的纳米微球. 研究表明: 这种聚合物纳米粒子具有优良的水溶性、单分散性、稳定性及优异的AIE发光特性. 其相转变温度为60 ℃, 溶液荧光对环境温度、pH及CO₂均表现出快速敏感响应性能. 同时, 该纳米粒子表现出低细胞毒性, 能够有效示踪HeLa细胞增殖至11代以上, 有望作为一种活细胞荧光示踪探针材料.     

温敏性共聚物P(DMA-co-DAAM)的合成与热缔合行为研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为共聚单体,在水溶液中采用常规自由基聚合以K_2S_2O_8-Na_2SO_3双氧化还原体系为引发剂,合成了一系列具有最低临界溶解温度(LCST)的温敏性聚合物P(DMA-co-DAAM).采用紫外可见分光光度计、动态光散射、芘荧光探针法和变温核磁共振氢谱等多种手段研究共聚物在不同温度下的溶液结构,结果表明共聚物P(DMA-co-DAAM)具有明显的热致缔合行为,在低温下聚合物以单链形式溶解,温度升高超过LCST之后由于P(DMA-co-DAAM)分子链上DAAM侧基发生亲水-疏水性变化,部分疏水链段缔合形成微相分离的胶束聚集体.进一步的研究还表明通过改变共聚物组成和溶液浓度能够有效调节共聚物溶液的缔合转变温度,共聚物P(DMA-co-DAAM)的LCST值与DAAM含量成很好的线性关系,DAAM含量越高LCST温度越低.采用常规自由基聚合所带来的链间异质性以及分子量的多分散性等特点并没有显著影响共聚物P(DMA-co-DAAM)的温敏性.     

侧链含偶氮吡啶的N-异丙基丙烯酰胺共聚物的制备及其多重响应性

经重氮偶合等步骤制备了新型偶氮吡啶单体—甲基丙烯酸-4-(4-吡啶基偶氮)苯酯(PAZO).PAZO、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(EGMA)无规共聚得到多重响应三元共聚物P(NIPAM-co-PAZO-co-EGMA).采用凝胶渗透色谱和核磁共振氢谱对聚合物结构进行表征,经紫外光谱对聚合物进行研究,发现聚合物有良好的光致顺反异构.偶氮吡啶在酸性条件下,紫外光照反式吸收峰稳定存在,吸收峰衰弱被抑制;碱性条件下,紫外光照反式吸收峰衰弱明显,顺式吸收峰得到增强并且稳定存在.聚合物最低相转变温度(LCST)为49°C,经紫外光照LCST下降2°C,变为47°C,这是由于紫外光照改变了偶氮吡啶的顺反异构使得聚合物的尺寸增大,导致PNIPAM链段对温度更灵敏更易聚集,LCST下降.聚合物溶液通入CO_2后,LCST变为62°C,升高了13°C.向溶液中通入氩气排除CO_2,溶液的LCST再次变为49°C.交替通入CO_2和氩气,溶液LCST具有可逆性.表明该聚合物具有温度、光、pH以及气体响应性.     

激光调控自缩合表面引发原子转移自由基聚合制备超支化聚乙二醇刷

采用二溴异丁基酯化低聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA-Br)为自引发性单体,以三(2-苯基吡啶)合铱为光氧化还原催化剂,通过激光调控自缩合表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP),在硅片表面制备超支化聚乙二醇(PEG)聚合物刷.在对硅片-溶液界面与硅片表面溶液中自引发性单体OEGMA-Br自缩合ATRP反应机理推导的基础上,硅片表面反应溶液的核磁共振(1H-NMR)表征及聚合物刷表面活性末端官能团的光电子能谱(XPS)表征证实了所得表面PEG聚合物刷的超支化结构;椭圆偏光仪对不同反应条件下聚合物刷厚度的表征表明过高或过低的自引发性单体浓度均不利于超支化PEG聚合物刷的生长,同时其生长过程受到聚合时间和光辐照强度的影响;采用异硫氰酸荧光素(FITC)标记牛血清蛋白表面吸附实验证明PEG聚合物刷微图案的非特异性抗蛋白吸附性能.     

基于原子转移自由基聚合技术的偶氮苯星形液晶聚合物的合成与表征

利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术合成了含不同端基取代基的偶氮苯三臂星形侧链液晶聚合物. 均苯三酚与2-溴异丁酰溴通过酯化反应制备三官能团引发剂, 引发偶氮苯单体6-[4-(4-甲氧基苯基偶氮)酚氧基]己基甲基丙烯酸酯(MMAzo)或6-[4-(4-乙氧基苯基偶氮)酚氧基]己基甲基丙烯酸酯(EMAzo)的ATRP反应. 利用核磁共振氢谱(¹H NMR)、凝胶色谱(GPC)、差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)等手段对星形聚合物进行表征. 星形聚合物的液晶性与相应均聚物相似, 但偶氮苯端基取代基的不同导致星形聚合物的液晶性差别显著. 在紫外/可见光照射下星形聚合物呈现明显的异构化转变.     

介孔核结构聚合物胶束的制备及其在汞离子检测中的应用

通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)和原子转移自由基聚合(ATRP)设计合成了具有p H响应性和还原响应性的双亲性聚合物分子刷,聚聚(乙二醇)单甲醚甲基丙烯酸酯-block-(聚甲基丙烯酸叔丁酯-graft-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯)(POEGMA-b-(Pt BMA-g-PDMAEMA)),其中侧链PDMAEMA与主链通过二硫键相连.运用核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物的结构、分子量及分子量分布.在碱性条件下,聚合物分子刷自组装成以POEGMA为壳,Pt BMA和PDMAEMA为核的多组分胶束.由于Pt BMA和PDMAEMA互不相容,在核中形成微相分离,体积分数较大的Pt BMA形成连续相,体积分数较小的PDMAEMA形成分散相.调节p H至酸性条件后,分散相PDMAEMA由坍陷变为伸展状态,从胶束的核中溶解出来.加入还原剂断开侧链PDMAEMA与主链相连的二硫键,制得孔内壁含有巯基的介孔核结构聚合物胶束.利用透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征了胶束的形貌和粒径.通过TEM结果得出介孔核结构聚合物胶束的孔径大小约为2 nm.利用巯基对氯金酸的还原作用和对金纳米粒子的稳定作用,制得孔内修饰金纳米粒子的介孔核结构聚合物胶束.利用巯基和溴的点击反应,制得孔内修饰聚噻吩衍生物的介孔核结构聚合物胶束,其对Hg~(2+)检测表现出较高的灵敏度和特异性.     

两亲性ABA三嵌段共聚物的合成及其自组装行为研究

用Grubbs第二代催化剂引发降冰片烯类单体(NBEDE)和链转移剂在离子液体[bmim][BF4]中的开环易位聚合(ROMP)反应,反应体系保持均相,无聚合物析出,得到两端为叔溴的遥爪型官能化聚合物(Br-PNBEDE-Br).以Br-PNBEDE-Br作为大分子引发剂,在离子液体介质中引发甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯(DMAEMA)的原子转移自由基聚合(ATRP),制得分子量分布较窄的两亲性三嵌段共聚物(PDMAEMA-PNBEDE-PDMAEMA).利用动态激光光散射(DLS),原子力显微镜(AFM),透射电镜(TEM)等技术,考察嵌段共聚物在选择性溶剂/共溶剂(H2O/THF)中的胶束行为,以及溶液pH值对胶束的影响.结果表明,TEM观察到胶束为球形,由于TEM和AFM是在干态下测得胶束的粒径,而DLS是在溶液中测定胶束的流体力学直径,所以TEM和AFM得到的胶束粒径小于DLS的结果.不同pH值对胶束尺寸大小有明显的影响,胶束微粒随着pH值的增大而增大.