还原响应型嵌段共聚物自组装纳米胶束作为siRNA运输载体的研究

采用二重氢键为引导、双二硫键为连接单元的方法合成嵌段共聚物PEG2000-PLA3000-PEI1200-PLA3000-PEG2000,其自组装形成的纳米胶束可作为小干扰核糖核酸(siRNA)运输载体。采用核磁(1 H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、激光共聚焦显微镜(CLSM)等检测方法进行表征。结果表明:在二重氢键引导下合成嵌段共聚物,其自组装形成纳米胶束的临界胶束浓度(CMC)为0.052mg/mL,粒径为(32±0.1)nm,表面电势为(46.9±0.7)mV。负载siRNA的胶束粒径为(35±0.3)nm,表面电势为(27.2±1.1)mV。激光共聚焦显微镜的检测证明纳米胶束可携带siRNA进入细胞。     

还原响应型嵌段共聚物自组装纳米胶束作为基因运输载体的研究

采用二重氢键为引导、双二硫键为连接单元的方法合成嵌段共聚物PEG_(2000)-PLA_(3000)-PEI_(1200)-PLA_(3000)-PEG_(2000),其自组装形成的纳米胶束可作为小干扰核糖核酸(siRNA)运输载体。采用核磁(~1 H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、激光共聚焦显微镜(CLSM)等检测方法进行表征。结果表明:在二重氢键引导下合成嵌段共聚物,其自组装形成纳米胶束的临界胶束浓度(CMC)为0.052mg/mL,粒径为(32±0.1)nm,表面电势(46.9±0.7)mV。负载siRNA的胶束粒径为(35±0.3)nm,表面电势为(27.2±1.1)mV。激光共聚焦显微镜的检测证明纳米胶束可携带siRNA进入细胞。     

两亲性嵌段共聚物的合成及其在离子液体中的自组装行为

采用阴离子开环聚合法合成了两亲性嵌段共聚物PLA-PEG-PLA.用FT-IR,1H NMR和GPC等手段对嵌段共聚物的结构组成进行了表征.两亲性嵌段共聚物在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中能自组装成胶束,用透射电子显微镜观察了聚合物在离子液体中形成胶束的纳米结构.当疏水链长固定时,胶束的自组装形状主要依赖于亲水链的长度.两亲性共聚物在离子液体中可自组装成可控制结构的纳米胶束,这种纳米结构胶束在很多领域具有广泛的应用前景.     

聚(偏氯乙烯-丙烯酸甲酯)-b-聚丙烯酸嵌段共聚物的胶束化行为

通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)溶液聚合制备了不同组成的两亲性聚(偏氯乙烯-丙烯酸甲酯)-b-聚丙烯酸(PVDC-b-PAA)嵌段共聚物,采用动态光散射、表面张力仪和透射电镜等研究了PVDC-b-PAA共聚物在水溶液中的胶束化行为,结果表明采用N,N-二甲基甲酰胺溶解、水相渗析可实现PVDC-b-PAA共聚物的自组装,形成均一透明的胶束水溶液;随着亲水PAA嵌段含量的增加,PVDC-b-PAA共聚物的临界胶束浓度逐渐增大;PVDC-b-PAA共聚物自组装形成的胶束呈现典型的球状结构,胶束粒径在70.9~110.9 nm之间,粒径分布较窄;水相p H值影响PVDC-b-PAA共聚物胶束表面zeta电位及胶束的聚集行为,当水相p H值由3变为1,胶束表面由带负电荷变为带正电荷,胶束聚集程度和聚集体平均粒径显著增大,粒径分布变宽.     

AB型聚乙二醇单甲醚-聚(L-丙氨酸)嵌段共聚物自组装过程的核磁共振研究

利用核磁共振方法研究了AB型双嵌段共聚物(MPEG45-b-PA32)在选择性溶剂中的自组装行为及胶束化过程.嵌段共聚物在三氟乙酸中聚氨基酸和聚乙二醇链段均处于自由运动状态,聚丙氨酸链段为无规线团结构.在向该溶液中逐渐加入氘代水的过程中,聚丙氨酸链段又重新聚集形成规整的二级结构.结合1H-NMR和COSY谱分析,结果显示这一自组装过程伴随着聚(L-丙氨酸)链段由无规线团向α-螺旋结构的构象转变,同时嵌段共聚物逐渐形成核-壳型胶束结构.利用透射电镜观察了所形成胶束的形态,嵌段共聚物主要形成粒径150 nm到220 nm的球形胶束.     

γ-PGA-g-β-CD自组装及其医用纳米涂层材料

以生物大分子γ-聚谷氨酸(γ-PGA)、β-环糊精(β-CD)为反应单元,通过酯化反应,制备接枝共聚物(γ-PGA-g-β-CD),用氢核磁共振(1 H-NMR)对共聚物进行结构表征。接着将γ-PGAg-β-CD在选择性溶剂中进行自组装,形成自组装胶束纳米粒子,利用纳米粒度分析仪及原子力显微镜(AFM)对胶束粒子的粒径和形貌进行表征。最后以γ-PGA-g-β-CD自组装胶束粒子溶液为电解液,结合恒电位电沉积技术,在镁合金表面制备γ-PGA-g-β-CD生物纳米涂层材料,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)及电化学工作站分别对涂层的化学组分、表面形貌以及电化学腐蚀性能进行表征。研究结果显示:β-CD的接枝率为28%,γ-PGA-g-β-CD自组装胶束粒子的流体动力学直径为(168±5.3)nm,所制备的γ-PGA-g-β-CD生物涂层可降低镁合金的腐蚀速率,具有较好的防护作用。     

以PEO-b-PAN嵌段共聚物胶束作模板合成SiO_2-C纳米复合材料

通过阴离子聚合和活性自由基聚合相结合的方法,合成了聚环氧乙烷-聚丙烯腈两亲性嵌段共聚物(PEO-b-PAN).PEO-b-PAN嵌段共聚物在水溶液中自组装形成胶束正硅酸乙酯以胶束作模板进行溶胶-凝胶过程,形成SiO2/PEO-b-PAN复合材料.随后经300℃预氧化,1000℃高温炭化,得到SiO2-C纳米复合材料.用1HNMR、IR、GPC、TGA、TEM、SEM等技术对嵌段共聚物及SiO2-C纳米复合材料进行了表征,结果表明SiO2-C复合材料的结构为SiO2为壳C为核的纳米粒子,粒子的直径为(55±5)nm.     

含叶酸功能端基Pluronic F127的合成及其在水中的形态

通过一系列反应将三嵌段共聚物Pluronic F127的端羟基转变为氨基。利用氨基化F127大单体,最终成功的将生物活性大分子叶酸接到了F127端基上(F127-Folate) 作为靶向配体。利用1H-NMR对嵌段共聚物的结构进行了表征。用透析法制备胶束溶液,利用TEM研究了F127-Folate在水溶液中的自组装形态,结果表明F127-Folate正在水溶液中自组装形成纳米胶束。     

两亲性/双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为研究

采用耗散粒子动力学方法,研究了两亲性嵌段共聚物和双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为,探讨了双疏性嵌段共聚物的浓度以及双疏性嵌段共聚物的嵌段体积分数对聚集体结构的影响.结果表明,随着双疏性嵌段共聚物浓度的增加,聚集体发生自囊泡到棒状胶束再到同心圆多舱胶束的转变,且当浓度较高时,同心圆多舱胶束的同心圆层数量与浓度密切相关.当双疏性嵌段共聚物中的嵌段体积分数降低时,球形胶束由同心圆结构转变为非同心圆结构.此外,利用Minkowski泛函方法表征了多舱胶束的形成过程,发现这是一个先形成大尺度球形结构、再形成小尺度内核结构的分级组装过程.     

光-温度双重响应PNIPAM-b-PPAPEA共聚物的合成及其胶束特性

本文以二硫代苯甲酸异丁腈酯(CPDB)作为链转移剂,AIBN为引发剂,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和2-(4-苯基偶氮苯氧基)乙基丙烯酸酯(PAPEA)为单体,利用RAFT聚合法合成了PNIPAM及其嵌段共聚物PNIPAM-b-PPAPEA。利用FT-IR、~1H NMR、GPC对PNIPAM及其嵌段共聚物的结构进行了表征。同时,通过TEM、DLS和UV等手段测定了该嵌段共聚物胶束的形貌及大小、胶束的光响应性和温度响应性。结果表明,PAPEA的RAFT聚合反应动力学曲线呈良好的线性关系,PNIPAM-b-PPAPEA分子量分布小于1.3;PNIPAM-b-PPAPEA在水相中自组装形成球形胶束,其粒径随PPAPEA链段分子量的增加而增大;胶束呈现出良好的光响应性;随着温度的升高,胶束粒径变小,显示出明显的温度响应性。     

两亲性二嵌段共聚物MPEG_(44)-b-Phe的合成及其在水溶液中的自组装

利用光气法,以三光气和苯丙氨酸为原料,合成了苯丙氨酸酸酐(b-Phe-NCA).用端氨基聚乙二醇单甲醚(MPEG-NH2)作大分子引发剂,引发b-Phe-NCA开环聚合,合成了不同分子量的聚乙二醇单甲醚-聚(L-苯丙氨酸)(MPEG44-b-Phe)AB型二嵌段共聚多肽.利用IR1、H-NMR、GPC对共聚物结构进行了表征.利用TEM研究了二嵌段共聚多肽MPEG44-b-Phe50及MPEG44-b-Phe7在水溶液中的自组装形态,结果表明合成出的两亲性二嵌段共聚物在水溶液中自组装形成胶束,随着嵌段共聚物中亲水嵌段含量的增高,共聚物溶水性增强,其在水溶液中的自组装形态更加均一.     

聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物的胶束化行为研究

以氨基聚乙二醇单甲醚(MPEG-NH₂)为大分子引发剂, 采用开环聚合方法合成了聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PAME), 并对其结构进行了表征; 用圆二色谱(CD)研究了嵌段共聚物在水溶液中的二级结构, 用芘荧光探针技术研究了共聚物胶束的形成及其临界胶束浓度(CMC), 利用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)研究了胶束的粒径分布和形态. 结果表明, 在水溶液中共聚物链以α-螺旋构象形式存在, 在一定条件下嵌段共聚物能够形成球形的稳定胶束, PAME-1形成胶束的CMC为1.99×10^-5 mol/L, CMC值受共聚物中聚L-丙氨酸(PLA)链段含量的影响.     

PAn-PEG-PAn三嵌段共聚物的合成和表征

在合成α,ω-双(对氨基苯基)聚乙二醇(BAPPEG)的基础上, 用化学氧化共聚法制备了PAn-PEG-PAn三嵌段共聚物. 研究了共聚时苯胺(An)与BAPPEG摩尔比(r)对共聚物的化学组成、UV-Vis谱图、热稳定性和在水溶液中的自组装特性的影响. 结果表明：随着r的增加, 共聚物中PAn链段的含量增大；其UV-Vis谱图中对应PAn链段的吸收峰出现红移, 且红移的程度增加； 热稳定性提高. 三嵌段共聚物在水中表现出自组装特性： 随着r的增加, 先形成粒径约为90 nm的PAn链段/PEG链段球型核壳胶束, 然后形成长为400～800 nm, 直径约为30 nm的棒状结构, 和棒状结构聚集形成的网状结构, 最后又变成球型胶束.     

剪切作用对PS-b-P2VP-b-PEO三嵌段共聚物多节状蠕虫胶束形成的影响

实验研究了剪切(搅拌)对ABC三嵌段共聚物PS720-b-P2VP200-b-PEO375在溶液中自组装形成的胶束形态的影响,研究结果表明剪切对多节状蠕虫胶束的生成和结构有着重要作用.在1500 r/min剪切速率时,嵌段共聚物自组装形成的球形胶束首先聚集形成蠕虫胶束的梭状轮廓,然后再经过不断地融合与调整形成蠕虫胶束节状部分的盘状结构,同时球的融合趋于沿着垂直于梭状结构的主轴方向(即流场方向).溶剂THF对PS嵌段充分的溶胀使得球形胶束进一步调整形成盘状结构,从而使梭状胶束聚集体顺利地向多节状蠕虫胶束过渡.通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对胶束形态进行表征,结果表明,多节状蠕虫胶束是剪切作用下球形胶束二次自组装的结果.     

温度响应型手性Salen Ti~(IV)嵌段共聚物的可控制备及在硫醚不对称氧化反应中的应用

采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合法(RAFT),以N-异丙基丙烯酰胺和5-乙烯基手性salen Ti~(IV)为反应单体,偶氮二异丁腈为链引发剂,硫代丙酸苄硫酯为链转移剂,可控制备出一系列温度响应型手性嵌段共聚物(聚N-异丙基丙烯酰胺-co-手性salen Ti~(IV),PNxSy).通过红外表征证明该嵌段共聚物结构中含有温敏材料和salen Ti~(IV)的特征峰,紫外表征揭示了亲疏水单元比例对嵌段共聚物临界温度LCST的影响,动态光散射证明亲疏水比例对嵌段共聚物水合动力学粒径影响规律.透射电子显微镜和圆二色光谱表征温度对嵌段共聚物自组装的影响,结果表明,接近临界温度30℃时,嵌段共聚物的CD信号最强.该类温度响应型手性嵌段共聚物可实现纯水相中高效不对称反应的进行,仅需0.5 mol%嵌段共聚物催化反应1.0 h,即可实现底物苯甲硫醚转化率达95%,选择性为97%,对映选择性高达98%.实验证明嵌段共聚物在水中可自组装形成纳米反应器,加速反应进行,升温后,嵌段共聚物表现出疏水特性,从水相析出后直接回收,实现了材料可重复利用.     

嵌段质量分数对手性超分子螺旋结构自组装的影响

首先,以溴代聚乙二醇单甲醚(PEO-Br)为引发剂、甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了一系列具有不同聚乙二醇(PEO)质量分数的聚甲基丙烯酸丁酯-b-聚乙二醇嵌段共聚物(PBMA-b-PEO)。在此基础上,将手性酒石酸(TA)以氢键的方式选择性掺入到嵌段共聚物的PEO相中,诱导嵌段共聚物自组装制备具有手性螺旋结构的复合薄膜PBMA-b-PEO/TA。利用小角X射线散射(SAXS)、透射电子显微镜(TEM)和圆二色光谱(CD)对嵌段共聚物复合薄膜进行表征,研究了嵌段质量分数对手性诱导嵌段共聚物螺旋结构自组装的影响。结果表明:掺入TA与嵌段共聚物质量比为0.12、0.15的TA,当PEO质量分数为0.17～0.24时,有利于嵌段共聚物相分离形成柱状螺旋结构;当PEO质量分数增加至0.26时,嵌段共聚物自组装则形成层状结构,在分子间氢键作用下虽然发生手性转移,但无法得到螺旋结构。     

酸敏感连接单元的合成及其在两亲性嵌段共聚物中的应用

合成了一类基于四氢吡喃/四氢呋喃醚结构的酸敏感连接单元1a和1b,该连接单元的两端均为易反应的活性官能团,其结构经1H NMR、13C NMR、IR和HRMS表征,并合成了一种含四氢吡喃醚结构的模型化合物以及含四氢呋喃醚结构的两亲性嵌段共聚物,其中聚乙二醇(PEG)为亲水片段,聚乳酸(PLA)为疏水片段,其结构经1H NMR、IR以及GPC的表征,并测定了该嵌段共聚物自组装胶束的粒径大小、临界胶束浓度(CMC)以及常温下的稳定性.实验结果表明该类酸敏感嵌段共聚物自组装胶束具有良好的发展前景.     

四臂星型聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶嵌段共聚物纤维状胶束及负载金纳米粒子的研究

通过两步原子转移自由基聚合,制备了4种不同嵌段长度的四臂星型嵌段共聚物苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶嵌段共聚物(PS-b-P4VP)4.在选择性溶剂甲苯中,随着嵌段长度的变化,自组装胶束的形态从球型到短棒状和纤维状的转变,其中(PS25-b-P4VP90)4自组装形成的以P4VP为核,以PS为花瓣型壳的纤维状胶束.以这种纤维状胶束作为模板,制备了金纳米粒子均匀分布的一维纳米材料     

嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装过程的计算机模拟

嵌段共聚物由于各嵌段性质不同,在选择性溶剂中能够自发地组装形成众多形态结构各异的纳米结构,如纳米级的球状、棒状、环状、片层状、囊泡及复合胶束等。这些胶束结构在药物传输、催化、电子信息等众多领域都有潜在的应用价值。通过计算机模拟可以在线监控嵌段共聚物的组装过程、揭示其组装机理,明确各种因素对组装结构的影响规律,为实验研究提供思路和理论支持,因此越来越受到人们的广泛关注。本文主要综述了通过计算机模拟对嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装研究的一些最新进展,详细讨论了影响嵌段共聚物自组装过程和胶束形貌的各种因素,并对这个领域未来的发展进行了展望。     

基于PAA-b-PAN嵌段共聚物胶束制备磁性碳纳米粒子

本文采用原子转移自由基聚合方法合成了聚丙烯酸叔丁酯-聚丙烯腈嵌段共聚物(PtBA-b-PAN),酸解得到聚丙烯酸-聚丙烯腈两亲嵌段共聚物(PAA-b-PAN).随后,PAA-b-PAN嵌段共聚物在水溶液中自组装形成以PAA为壳,PAN为核的胶束.用此胶束为模板,加入FeCl3溶液后得到了壳层负载Fe3+的聚合物纳米粒子,经230℃空气中预氧化,600℃氮气氛煅烧,得到了核壳结构的,具有磁性的碳纳米粒子.用1HNMR,IR,GPC,TGA,TEM,XRD,AGM等技术对嵌段共聚物及纳米粒子进行了表征,结果表明纳米粒子的壳层含γ-Fe2O3,Fe2.5C混合物,核含碳,直径为35±5nm,饱和磁化强度为2.16emu/g.在分离、吸波和传感器等方面具有潜在的应用前景.