氨基酸环内酸酐开环聚合制备多肽聚合物及其应用进展

氨基酸类聚合物具有良好的生物相容性及可降解性,逐渐成为重要的生物医药材料.通过氨基酸环内酸酐(NCA)开环聚合可以得到聚氨基酸,或者氨基酸与非氨基酸共聚物.该方法具有简便、高效及产率高等优点,且聚合物分子量及分子量分布可控.本文归纳总结了NCA开环聚合的原理,NCA单体和多肽聚合物的合成方法,聚氨基酸在水凝胶、多肽膜、多肽粘结剂、抗菌肽及自组装等领域的应用,利用聚乙二醇、聚酯、硅氧烷和壳聚糖等修饰聚氨基酸的进展,并展望了该领域未来发展方向.     

具有双向认证功能的量子秘密共享方案

利用两粒子纠缠态作为经典信息的载体,结合Hash函数和量子本地操作提出了一种可以实现双向认证功能的量子秘密共享方案,并且分析了它的安全性. 这种方案的安全性基于秘密共享双方的认证密钥和传输过程中粒子排列次序的保密. 若不考虑认证和窃听检测所消耗的粒子,平均1个Bell态共享2 bit经典信息. 关键词： 量子秘密共享 认证密钥 量子双向认证 两粒子量子纠缠     

Preparation of water dispersible poly(methyl methacrylate)-based vesicles for facile persistent antibacterial applications

We report a facile strategy for incorporating persistent and effective antibacterial property into a widely used polymer, poly(methyl methacrylate)(PMMA), by copolymerizing methyl methacrylate(MMA) with 2-(tert-butylamino)ethyl methacrylate(TA) in one pot via atom transfer radical polymerization(ATRP). The subsequent self-assembly of the resultant poly(methyl methacrylate)-block-poly[(2-tert-butylamino)ethyl methacrylate](PMMA20-b-PTA15) diblock copolymer affords well-defined water-dispersible vesicles, which can be facilely sprayed on the walls in hospitals for effective inhibition and killing of bacteria. 1H-NMR and gel permeation chromatography(GPC) studies confirmed the successful synthesis of welldefined copolymer. Transmission electron microscopy(TEM), atomic force microscopy(AFM) and dynamic light scattering(DLS) studies proved the formation of vesicles with narrow size distribution. DLS studies revealed the excellent stability of vesicles at various temperatures. Antibacterial tests showed effective antibacterial activities of polymer vesicles against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. Moreover, this strategy may be extended for preparing a wide range of polymeric materials for facile antibacterial applications in many fields.     

可交联且可生物降解的高分子膜

高分子膜在生物医用、电子器件、食品包装,以及气体分离等领域有着广泛的应用。实际应用中往往通过交联提高其稳定性、强度等性能。然而,传统的交联高分子膜材料在温和环境下难以降解。针对这一挑战,本文分别基于聚(α-(肉桂酰氧基甲基)-1, 2, 3-三唑)己内酯(PCTCL₁₃₃)及其与己内酯(CL)的无规共聚物P(CL₁₅₆-stat-CTCL₂₈),通过溶液浇铸法制备了两种可交联且可生物降解的高分子膜。由于肉桂酸酯侧链阻止了PCL主链的结晶,因此PCTCL₁₃₃均聚物可形成透明膜,而P(CL₁₅₆-stat-CL₂₈)无规共聚物则形成半透明膜。该高分子膜可进一步在紫外光照射下交联,而所形成的交联膜结构可以在酸催化下充分降解。理论上,这两种膜材料均可完全降解为分子量小于300 g∙mol⁻¹的产物。而通过调节聚合物中己内酯的重量百分数以及膜的交联度,可以有效调节其降解速率、透明度等性能。在此基础上,我们进一步通过分子动力学模拟探究了溶液浇铸过程中高分子的不同初始浓度对膜材料杨氏模量的影响。结果表明,随着初始浓度上升,由于分子链间的缠结程度升高,最终制备的膜材料具有更高的模量。因此,该可交联、可降解,且降解性能可调的高分子膜在生物医用领域具有一定的应用前景,并可拓展到其他领域以实现更为广泛的应用。     

Probabilistic teleportation of multi-particle partially entangled state

Utilizing the generalized measurement described by positive operator-wlued measure, this paper comes up with a protocol for teleportation of an unknown multi-particle entangled （GHZ） state with a certain probability. The feature of the present protocol is to weaken requirement for the quantum channel initially shared by sender and receiver. All unitary transformations performed by receiver are summarized into a formula. On the other hand, this paper explicitly constructs the efficient quantum circuits for implementing the proposed teleportation by means of universal quantum logic operations in quantum computation.     

开环聚合诱导自组装的挑战与展望

聚合诱导自组装（PISA）是一种新兴的纳米粒子制备技术,它集聚合与组装过程于一体,可在高固含量条件下进行,因此备受青睐.此外,通过改变嵌段聚合度以及固含量等参数,可以精确地控制纳米粒子的形貌,实现从球形胶束到空心囊泡的形貌转变.然而,受限于适用于PISA体系的聚合方法和单体种类,其发展也受到了一定的限制.目前,PISA主要基于可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）,其在聚合诱导自组装机理、形貌控制、结构表征等方面的研究成果,对于高分子化学其他领域具有重要的参考价值.然而,由于RAFT聚合诱导自组装（RAFT-PISA）体系中适用的单体往往局限于（甲基）丙烯酸酯类和苯乙烯类,导致RAFT-PISA制备的纳米粒子限于其碳-碳主链的基本结构难以生物降解,因此生物医用前景并不乐观.为了克服以上缺陷,开环聚合诱导自组装（ROPISA）应运而生,主要包括开环易位聚合诱导自组装（ROMPISA）、氨基酸-N-羧基-环内酸酐开环聚合诱导自组装（NCA-PISA）及自由基开环聚合诱导自组装（rROPISA）.由于ROMPISA体系对诸多功能性基团表现出化学惰性,从而为多功能纳米粒子的原位制备提供了新的方法;而rROPISA和NCA-PISA则使得生物可降解纳米粒子的原位制备成为可能.作为PISA领域崭新的研究方向,ROPISA不仅将新聚合方法引入了PISA体系,而且突破了以往PISA难以制备可降解纳米粒子的瓶颈,为PISA技术在生物医药领域的应用架起了桥梁.作者简要总结了ROPISA的发展现状,着重分析并提出了该领域面临的挑战,最后从机理研究、单体设计及转化应用等方面对ROPISA的发展前景进行了展望.     

生物医用高分子囊泡

高分子囊泡由于其独特的腔-膜-冠结构,在生物医用等领域具有重要应用前景.本专论从自组装新机理/新方法和新的生物医学应用两方面总结和评述了近期生物医用高分子囊泡领域的研究进展.前者包括构建高效包载生物大分子的囊泡的“酸诱导吸附”和“亲和强化吸引”原理、构建完全非对称冠囊泡的“胶束-囊泡转变法”、构建高级囊泡结构的“融合诱导粒子自组装”方法、可宏量制备囊泡的氨基酸环内酸酐开环聚合诱导自组装方法;后者主要介绍“以糖控糖”囊泡、治疗糖尿病溃疡囊泡、抗菌囊泡、抗癌囊泡、靶向治疗骨质疏松症囊泡和护肾血管造影囊泡.最后,对高分子囊泡的未来发展方向进行了展望.     

基于聚谷氨酸囊泡的抗菌水凝胶

通过开环聚合(ROP)合成了两亲嵌段共聚物聚己内酯-聚谷氨酸(PCL-b-PGA),并将其自组装成囊泡,然后利用聚谷氨酸的羧基原位沉积纳米银颗粒,得到了抗菌囊泡. 最后,将抗菌囊泡与普朗尼克F127基体混合,制备了抗菌水凝胶. 实验结果表明抗菌囊泡对典型革兰氏阴性菌如大肠杆菌和典型革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌的MIC90(抑制90%菌株生长的最低浓度)分别为10和20 μg mL?1. 平板菌落计数法表明抗菌水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC50(抑制50%菌株生长的最低浓度)为30 μg mL?1,MIC90为60 μg mL?1. 外敷法抗菌实验也证明了水凝胶具有优异的抗菌效果,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC50为7.5 μg mL?1,MBC(最小杀菌浓度)为30 μg mL?1.     

非均相膜聚合物囊泡的构筑、应用及展望

聚合物囊泡是通过聚合物自组装构筑的纳米组装体,由于其独特的空腔-膜层-冠层结构,在生物医用等领域具有较好的应用前景,因此越来越受到研究者的关注.不同于传统的均相膜囊泡,非均相膜囊泡的膜层由不相容的组分构成,呈现出微相分离的特点,具有丰富的功能.本文以近年来本课题组及国内外同行在非均相膜囊泡领域的研究成果为基础,详细论述了非均相膜囊泡的膜层结构、理论构筑与设计策略,讨论了其在生物大分子包载与递送、高效抗菌、癌症诊疗与糖尿病治疗、能源存储、水处理等领域的潜在应用,并对该领域的发展方向进行了展望.     

保密多方量子求和

给出基于非正交态的量子保密模加法方案，允许累加者把一个数保密地累加在一个未知数上.提出的保密多方量子求和方案对于窃取者是渐进安全的，n-1方的共谋攻击不会使得另一方泄露全部信息.