荧光标记的聚(N-异丙基丙烯酰胺)链在水溶液中的折叠动力学

使用1.54 μm的激光脉冲(脉宽约10 ns)诱导丹磺酰基标记的热敏性线性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)发生线团到小球的转变．当聚合物链中NIPAM单体与丹磺酰基基团的摩尔比由110增至300时,共价键合到聚合物主链上的丹磺酰基发色团对PNIPAM相转变行为的影响会随之减小．PNIPAM链塌缩经历成核过程(伴随着初始珍珠的形成,快弛豫时间τ_fast=0.1 ms)和珍珠的增长粗化阶段(慢弛豫时间τ_slow=0.5 ms),这与之前使用水溶性的1-苯胺-8-萘磺酸铵盐作为荧光探针研究PNIPAM在水溶液中的折叠动力学得到的结果类似．τ_fast在很宽的分子量范围内都与分子量无关,而τ_slow则随链长增加而略有增大．     

单个人类端粒重复序列d(TTAGGG)对长链端粒DNA-d[AGGG(TTAGGG)6]结构影响的研究

本文使用超速离心沉降速度法、聚丙烯酰胺凝胶电泳和圆二色光谱和紫外吸收检测熔融实验研究了长序列端粒DNA-d[AGGG(TTAGGG)₆](G₆-DNA)的结构以及单个重复序列DNA-d(TTAGGG)(G₀₁-DNA)对G₆-DNA结构的影响. 结果表明G₆-DNA可以在水溶液中形成二聚体,并且G₀₁-DNA可以通过与G₆-DNA结合形成额外的G-四链体结构,从而改变单体与二聚体的平衡. 然而,G₀₁-DNA对序列为d[AGGG(TTAGGG)₃](G₃-DNA)的结构没有影响. 该研究为长序列单链端粒DNA的结构多样性提供了新的见解.     

高分子研究中的一个知识问题——柔性链“从线团到小球”的构象变化

一条大分子链由许多小分子通过共价键连接而成.正是这一"连接"导致了大分子一些独特的物理性质及相关问题.本文希望阐明的就是这样一个小分子物理中没有的知识问题:小分子在溶剂中仅有溶或不溶2个状态;而自60年代起,理论学家们就预言一条柔性大分子链在溶解的状态下,其构象随着溶剂性质变差可以从无规线团蜷缩成一个单链小球.为了证明这一构象变化,实验学家们从70年代末起进行了大量的研究,直至90年代初期仍未观察到稳定的单链蜷缩小球.实验上这一长期悬而未解的问题困惑着众多研究者.甚至有理论学家在1993年报道,当今的样品制备和实验手段无法观察到一个热力学稳定的单链蜷缩小球.中国钱人元先生和一些其他研究者自80年代末期也开始关注与单链有关的问题.我们实验室从1993年开始另辟蹊径,通过制备和采用窄分布的热敏性水溶性高分子超长链,终于在1995年利用激光光散射首次观察到理论上预测的"线团到小球"的构象变化.随后,又揭示了变化过程中存在着一个全新的"融化球"构象以及在单链蜷缩小球中并无理论上预计的额外链互穿和打结.从得到的稳定单链蜷缩小球出发,我们又首次在实验上研究了"小球到线团"的过程,意外地观察到其在准理想状态附近滞后于"线团到小球"的构象变化,并证明该滞后可归于链蜷缩过程中形成的额外链内氢键.最后,借用红外纳秒脉冲激光加热的方法研究了"线团到小球"的蜷缩动力学,并发现其包含了在单个高分子链上"成核"和"粗化"先后2个过程.其中,"成核"过程与链长无关.经过近20年的努力,我们终于基本解决了这一近代高分子物理研究中与知识有关的重要问题,揭示了与其相关的一些大分子特有的物理性质.     

两末端染料修饰PNIPAM链的折叠动力学研究

本文通过原子转移自由基聚合方法合成了两种窄分布的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM). 用一种新型的含丹磺酰基(dansyl)的化合物作为引发剂,从而使PNIPAM一末端带有丹磺酰基荧光基团. PNIPAM的另一末端通过点击化学连接dabcyl基团. 稳态荧光实验发现当PNIPAM溶液温度从36 °C升至45 °C时,丹磺酰基荧光强度以及dansyl与dabcyl之间的能量转移效率随温度的升高而增加,说明升温过程中dansyl周围的微环境变得疏水,且dansyl与dabcyl之间的距离逐渐缩短. 利用自主搭建的激光诱导温度跃变结合荧光检测装置,研究了两末端修饰染料的PNIPAM的折叠动力学. 结果表明,对聚合度为85和142的PNIPAM而言,其dansyl荧光强度变化的特征时间分别为3.8 ms和5.8 ms,说明特征时间与链的长度相关. 此外,聚合度为85的PNIPAM的能量转移变化的特征时间为2.9 ms,说明能量转移的变化要快于dansyl的荧光强度变化.     

具有核壳结构的纳米凝胶的相变

通过可逆加成-断裂链转移聚合合成了一系列不同分子量的聚丙烯酸大分子链转移剂,用¹H NMR和水相GPC对其进行了表征．以三硫代碳酸盐的聚丙烯酸钾作为稳定剂,在水相中进行N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的分散聚合合成了一种具有多重响应的核壳结构的纳米凝胶．结合动态光散射的表征研究了聚丙烯酸稳定PNIPAM表面的能力,发现稳定表面的能力与其分子量及用量密切有关．利用动态光散射以及zeta电位分析仪研究了在溶液中纳米凝胶相转变和zeta电位对温度以及pH值的依赖性．     

一种新型含炔基的聚合2-乙基-2-噁唑啉引发剂的合成

A novel trifunctional initiator with one alkyne and two trifluoromethanesulfonate moieties was synthesized from a protected alcohol 5-hydroxyl-2-phenyl-1, 3-dioxane. The alkyne functionalized intermediate with two protected alcohol groups was synthesized by reacting with propargyl bromide. The alcohol groups were cleaved using a mixture of tetrahydrofuran and hydrochloric acid aqueous solution. In the last step the initiator was synthesized using triflic anhydride in carbon tetrachloride. The initiator was characterized by ¹H NMR and used for the polymerization of 2-ethyl-2-oxazoline which gives polymers with narrow distribution. For comparison a similar initiator with two tosylates was prepared and used for the polymerization of the monomer 2-ethyl-2-oxazoline, the resulting product has a wide molecular weight distribution and most of the initiator remains unreacted after 24 h which may be due to the steric hindrance between the two tosylate groups. To further explore the steric hindrance phenomenon, a linear tosylate initiator was synthesized, but still some of the initiator remains unreacted, illustrating that both steric hindrance and electrophilic balance affect the efficiency of the cationic ring-opening polymerization. All of the polymers were characterized in detail by using ¹H NMR, matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectroscopy, and size exclusion chromatography to confirm the purity and distribution of the polymers.