有机大分子导向无机纳米粒子的分级有序自组装*

本文主要综述了基于特定分子设计的有机大分子导向下的无机纳米粒子的分级有序自组装.可以有效导向无机纳米粒子组织的有机大分子主要包括合成大分子和生物大分子,前者如具有氢键识别功能的大分子、聚电解质、嵌段大分子、树枝状大分子;后者如DNA、糖类以及蛋白质.所涉及的无机纳米粒子通常需要通过单层修饰使之与特定的大分子具有识别功能,或者设计表面带有正或负电荷使之与带有负或正电荷的大分子相互识别.该领域的研究在先进功能材料及仿生材料方面具有重要意义.     

中间嵌段为亲水性的BAB型三嵌段共聚物水溶液中初级聚集体的二次聚集行为研究

采用TEM和AFM研究了PS(聚苯乙烯)₄₃-b-PEO(聚氧乙烯)₄₅-b-PS₄₃和PS₃₉-b-P4VP(聚4-乙烯基吡啶)₉₈-b-PS₃₉三嵌段共聚物在水介质中的球形胶束、囊泡和蠕虫状胶束之间的二次聚集行为.实验发现,初级聚集体的二次聚集具有不同的复杂程度.对称性的初级聚集体,如球形胶束和囊泡,其二次聚集表现出球形对称性;而非对称性初级聚集体(如蠕虫状胶束)二次聚集开始倾向于非对称性.BAB型的嵌段设计有利于初级聚集体的二次聚集发生.     

MgSO4-Na2SO4-H2O三元体系100 ℃沸腾蒸发非平衡态成盐特征

采用140 ℃恒温热源, 对MgSO4-Na2SO4-H2O体系溶液进行100 ℃恒温沸腾蒸发, 蒸发强度为140～160 g/(h•L), 监测初始析盐点和固相析出后固液相组成随蒸发进程的变化, 总结成盐特征, 提出反映非平衡态成盐特征的初级成盐区、扩展成盐区等概念. 研究发现(1)平衡相图上的同成分复盐3Na2SO4• MgSO4和Na2SO4• MgSO4•2.5H2O变为异成分复盐; (2)对Na2SO4和3Na2SO4•MgSO4的平衡共饱和液蒸发, 首先析出的是Na2SO4, 其单固相析出率为60.86%, 3Na2SO4•MgSO4和Na2SO4•MgSO4•2.5H2O的共饱和液也具有相同特征; (3)蒸发过程的初级成盐区与溶解平衡相区有显著区别. 用硫酸钠的耶涅克指数表示相区宽度, Na2SO4初级成盐区宽度从平衡态的21.02扩大到32.76; 而Na2SO4•MgSO4•2.5H2O则从41.40缩减为25.71; (4)在晶种存在的条件下, 各种盐的成盐区比初级成盐区有不同程度的扩展, 如Na2SO4, 3Na2SO4•MgSO4等盐的成盐区分别扩展了7.72和8.81. 扩展成盐区与初级成盐区的交叠形成了非平衡条件下特有的条件成盐区, 析盐种类取决于晶种的种类.     

生物相容性BAB型两亲嵌段共聚物的合成及其自组装

Lys(z)-NCA was synthesized in the presence of triphosgene, amphiphilic triblock copolymers poly(N^c-CBZ-Lysine)-PEG-poly(N^c-CBZ-Lysine) were synthesized in DMF using amino-end ended PEG as initiator with the mechanism of anion ring opening polymerization. The structures of block copolymers were characterized by IR, ^1H-NMR,GPC and DSC. The results showed triblock copolymers with expected structure and low polydispersity in molecular weight could be synthesized by this method. At the same time, the self-assembling behaviors of block copolymer were investigated by TEM. A novel helical aggregates were found to be formed in DMF. Because of biocompatibility of two components of block copolymers, these block copolymers have potential applications in the field of biomaterials.     

聚(Nε-苄氧羰基赖氨酸)-聚乙二醇-聚(Nε-苄氧羰基赖氨酸)的合成及其表征

利用三光气合成了Nε-苄氧羰基赖氨酸酸酐(Lys(z)-NCA),并用双端氨基聚乙二醇做引发剂,在DMF中引发Lys(z)-NCA聚合,合成了聚(Nε-苄氧羰基赖氨酸)-聚乙二醇-聚(Nε-苄氧羰基赖氨酸)三嵌段共聚物.利用IR、1H NMR、DSC和GPC对其结构进行了表征,结果表明,这种方法能够合成分子量可控、分子量分布窄(Ip=1.06)的嵌段共聚物,产率95.4%.     

PS-b-PEO-b-PS三嵌段共聚物在选择性溶剂中的胶束化

应用原子转移自由基聚合,制备了一组窄分布的PS-b-PEO-b-PS三嵌段共聚物。用^1HNMR和TEM表征了它们在选择性溶剂中的胶束化行为。^1HNMR结果表明,共聚物苯环上的质子峰出现在良溶剂(CHCl~3)中,而在选择性溶剂水中消失,证明上述三嵌段共聚物在选择性溶剂水中可逆自组装成以PS为核、PEO为壳的胶束。通过TEM考察了胶束的形状及大小,发现体系胶束尺寸呈多分散、粒径大,对形成的原因也提出了可能的解释。     

嵌段共聚物自组装及其在纳米材料制备中的应用(下)

嵌段共聚物可以自组装形成丰富的有序微结构。这些微结构可以拥有各种不同的几何形态和晶体／准晶结构及宽泛的尺寸选择性，而且具有良好的可调控性及相对容量的加工方法。利用嵌段共聚物这种自组装特性来制备一些利用传统技术难以获得的纳米材料（如功能纳米材料，纳米结构材料，模板材料，介孔固体等）及微米／亚微米微结构材料（如光子晶体等），具有优越性。这些材料将在信息技术，生物医学，催化等领域取得应用。     

PLL-PEG-PLL三嵌段共聚物的制备及DNA包覆应用

将PLL(Z)-PEG-PLL(Z)中的氨基去保护得到两端为聚阳离子的嵌段共聚物PLL-PEG- PLL, 并对与DNA结合形成的聚集体的性质进行了研究. 结果表明: PLL-PEG-PLL与DNA在水相中形成了聚离子复合物胶束; DNA与PLL通过静电作用形成核, PEG包裹在外面, 得到的聚离子复合物胶束为均一体系, 即使在化学计量点也不会沉淀, 保持着很好的流动性和稳定性, 这一点对基因治疗是很重要的; 而且随着PLL段的增加, 包覆效果更好; 聚离子复合物胶束使得DNA具有较强的核酶抗性; 大小在10~35 nm之间, 主要呈球形; 聚离子复合物胶束能够用于基因的传递, 使基因在细胞系SF9中表达出蛋白质.     

线性聚胺介导的SiO2 杂化纳米粒子的仿生合成

我们报道了在环境条件下采用简单的线性聚胺作为仿生结构导向剂快速可控的合成了聚合物杂化的SiO2纳米粒子。采用TEM, EDX, FT IR, TGA等方法对所合成的纳米粒子的形态、结构和组成进行了详细表征。另外,我们也发现纳米粒子的形成强烈依赖于体系中SiO2的矿化反应时间。所合成的杂化纳米粒子预期将在催化和生物医学等领域具有重要的应用价     

以微凝胶模板合成P(AM-co-DMC)/SiO_2杂化粒子

以聚(丙烯酰胺-co-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)[P(AM-co-DMC)]微凝胶为模板,TMOS为硅前驱体,中性水环境下合成了一系列P(AM-co-DMC)/SiO2有机-无机杂化粒子.对杂化粒子的大小、形态及表面形貌等进行研究,发现微凝胶对杂化粒子的形态和大小起主导作用,SiO2在模板上沉积,即使经过灼烧依然保持模板的形态;TMOS的用量对杂化粒子的性质也有重要影响——用量少时,得到的杂化粒子表面粗糙,增加用量会使表面变得光滑.杂化粒子经过灼烧后,表面会变得更加粗糙.