刺激响应型聚合物前药

前药(prodrug)是一类经过生物体内转化后才具有药理作用的化合物。与传统纳米药物输送系统相比具有载药率确定、稳定性高、爆释现象小等优点。但是,前药本身也面临着可控性,特异性释药不足而引起效果不佳等问题。因此,能够靶向病灶部位并能够针对病灶部位进行特异性释药的刺激敏感型前药受到广泛研究。本文以国内外学者及本课题组的研究成果为基础,以肿瘤部位特殊的生理环境为背景,综述了近年来pH敏感、温敏、氧化还原敏感、酶敏感等生物刺激响应型抗肿瘤聚合物前药的研究进展。     

刺激响应型生物医用聚合物纳米粒子研究进展

近十几年来, 纳米科学的发展极大地推动了纳米材料在生物医用领域的应用. 聚合物纳米粒子由于其独特的性能在药物传递、医学成像等医用领域备受关注. 其中, 刺激响应型聚合物纳米粒子是一类可以在外界信号刺激下(包括pH、温度、磁场、光等)发生结构、形状、性能改变的纳米粒子. 利用这种刺激响应性可调节纳米粒子的某种宏观行为, 故而刺激响应型聚合物纳米粒子也被称为智能纳米粒子. 因为其特有的“智能性”, 刺激响应型聚合物纳米粒子的研究已成为当前生物材料领域的研究热点. 本文综述了几类重要的生物医用刺激响应型聚合物纳米粒子, 侧重介绍双重及多重刺激响应型聚合物纳米粒子的制备及其生物医学应用.     

木质素基刺激响应智能材料的研究进展

综述了近几年木质素基刺激响应智能材料的研究进展,根据刺激源的不同分别的对pH响应、光响应、热响应、多重响应及其他类型响应的木质素基响应智能材料的响应机理,构建策略及运用情况进行了阐述。还对木质素构建响应材料中所存在的优点和不足作了一个总结,最后对木质素基响应材料的未来发展作了一个展望。     

刺激响应降解型聚合物水凝胶

作为一类重要的高分子材料,聚合物水凝胶由于其优良的理化性能和生物学特性而被广泛应用于生物医药领域,降解特性是其作为生物医用材料的重要性能指标。刺激响应降解型水凝胶是指在环境因素刺激下凝胶网络发生响应性断裂,进而产生凝胶-溶胶或溶胀-降解转变的一类智能高分子材料。这一响应降解特性可通过将环境敏感性断裂基团引入到聚合物凝胶网络中来实现。与水凝胶常规的水解、酶解相比,刺激响应降解因具有空间或时间上的可控特性而引起人们的广泛关注。本文重点介绍了pH响应、光响应以及氧化还原响应降解型聚合物水凝胶的设计方法、降解机理及其最新研究进展,并对刺激响应降解型水凝胶未来的研究方向进行了展望。     

刺激响应型石墨烯材料的研究新进展

石墨烯是一种具有六角型蜂巢状晶格的二维碳纳米材料,它由碳原子以sp2电子轨道杂化形成,它的高比表面积以及优良的力学、电学、光学和热学性能使它成为智能材料的基本构筑单元。利用具备特定功能的聚合物、小分子或者纳米粒子对石墨烯进行修饰或者杂化,得到具备相应刺激响应性能的石墨烯材料,与传统的刺激响应型高分子材料相比,它具备更佳的力学性能以及更好的环境稳定性,有望在致动器、传感器、自愈合材料、光热治疗以及可控药物输送等方面得到应用。本文简要概述了近年来利用对温度、pH、电、光以及有机分子等刺激响应的聚合物和小分子化合物对石墨烯进行修饰,并赋予其智能响应特性的方法以及相关应用研究,分析了现有智能响应石墨烯材料的不足,展望了其未来的应用前景以及发展方向。     

环境响应性聚合物刷的制备与应用

聚合物在材料表面通过物理吸附或化学接枝所形成的刷子状单分子层被称为聚合物刷,环境响应性聚合物刷能够根据环境微小变化可逆改变自身的物理化学性质,高分子链构象呈现伸展或塌缩状态等,显示了潜在的应用价值。本文综述了环境响应性聚合物刷的研究进展,讨论了温度响应性、pH值响应性、光响应性聚合物刷的结构特征和环境响应性机制,以及聚合物刷的各种制备方法,并着重介绍了其在智能膜、药物控释、催化、自组装、分子器件等领域的应用。     

形状记忆聚合物变形模式研究进展

近年来,形状记忆聚合物(SMP)的发展取得了明显进步,其自身的优势也得到了充分的展示.形状记忆聚合物是一种刺激响应智能材料,在特定的外部刺激条件下可以根据预先设计的方式改变形状.形状记忆聚合物具有密度低、变形量大、驱动方式丰富、生物相容性好等一系列优势,使其在航空航天、生物医学、仿生工程、电子元件、智能机器人等领域有着巨大的应用潜力.为了更好地适应不同应用和不同领域的需求,形状记忆聚合物的变形模式也在不断地创新,本综述介绍了形状记忆聚合物不同的变形方式及其相关应用的进展,并对形状记忆聚合物面临的挑战和其潜在的研究方向进行了展望.     

基于胆汁酸的刺激响应聚合物

刺激响应聚合物是当今材料科学研究的热点之一。其在外界刺激下,自身的物理或者化学性质发生变化产生响应,在药物可控释放、生物传感器、催化、吸附分离等方面有广阔的应用。胆汁酸是天然的甾类生物分子,其分子结构中含有羟基和羧基等官能团,容易进行化学修饰,且具有双亲性和一定的刚性。在聚合物中引入胆汁酸分子,能够从结构和功能两个方面丰富刺激响应高分子的研究。一方面,胆汁酸及修饰的胆汁酸既可以作为单体直接聚合,也可以被连接到含有一定官能团的聚合物上,由此可以得到以胆汁酸作为主链、侧基、端基,以及胆汁酸作为星形聚合物的核等多种聚合物结构。另一方面,胆汁酸的引入不仅可以提高聚合物的生物相容性,有效地赋予聚合物胆汁酸结构的独特性质,而且可以用于构建具有一定刺激响应功能的组装结构,进而应用于形状记忆、手性分离、药物载体等材料中。本文综述了基于胆汁酸的刺激响应聚合物近年来的相关工作,从基于胆汁酸的刺激响应聚合物的分子设计和结构构筑出发,结合其性质和应用进行论述,也对该领域的改进和发展提出展望。     

苯硼酸聚合物刷微图案的制备及响应性能

以3-甲基丙烯酰胺基苯硼酸(MAPBA)为聚合反应单体,通过数字微镜器件(DMD)调控光辐照引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)反应制备苯硼酸(PMAPBA)聚合物刷微图案.采用光学显微镜、X射线光电子能谱测试(XPS)和飞行时间二次离子质谱测试(TOF-SIMS)对所制备微图案的几何形状、化学组成及分布进行表征,结果表明PMAPBA聚合物刷微图案在硅基体表面的成功制备.研究了PMAPBA聚合物刷微图案的pH和葡萄糖响应性并采用激光共聚焦显微镜对其结果进行表征分析,结果表明随着溶液pH值的升高,苯硼酸发生电离产生带负电的亲水离子会阻碍免疫球蛋白(IgG)而促进葡聚糖(dextran)在其表面的吸附;此外,当溶液中加入葡萄糖后,电离产生的亲水离子不断与葡萄糖结合而导致IgG分子的脱落.这种具有pH和葡萄糖双重响应性的PMAPBA聚合物刷图案化表面能够为动态生物活性表面和药物可控释放系统的制备提供新的途径.     

刺激响应型树状分子凝胶的研究进展※

近年来, 刺激响应型超分子凝胶作为一类智能软物质材料, 在离子识别材料、自修复材料、生物材料和药物缓释等领域展现出了非常好的应用前景, 受到人们广泛关注. 树状分子是一类具有高度支化结构的大分子, 其形成的凝胶兼具有机小分子凝胶和聚合物凝胶的双重优点, 树状分子丰富的多层次支化几何结构有利于修饰不同功能基团, 从而确保各功能基团彼此独立作用而不相互干扰, 这种特性使其在构筑多功能化凝胶材料, 尤其是多重环境刺激响应型凝胶材料方面具有独特优势. 基于此, 本综述从树状分子凝胶因子设计、成凝胶机理、响应性能和响应机理等方面详细归纳了刺激响应型树状分子凝胶的研究进展. 按照刺激源不同, 主要从光响应型、氧化还原响应型、离子响应型、触变响应型和多重响应型五个方面对刺激响应树状分子凝胶进行了系统归纳总结. 最后, 基于目前刺激响应树状分子凝胶存在的一些问题对该领域未来发展进行了展望.     

双峰聚合物分子刷的层化机理

建立了用于模拟双峰聚合物分子刷相结构的自洽场理论. 模拟结果表明, 良溶剂条件能够促使双峰聚合物分子刷裂分为内外两个亚分子层, 其中短链居于内分子层, 而长链伸展到外分子层. 体系溶解性的加强不仅使聚合物的密度分布逐渐趋近强分凝理论的解析结果, 而且加大了分子链的伸展和链段的局部取向程度. 分子链接枝密度的增加能够促使分子刷的层化, 并且在良溶剂区域, 不同接枝密度的分子链密度分布可以回归到同一条主线. 在良溶剂条件下, 长链的聚合度对短链的密度分布影响不大, 但能够导致长链向外分子层扩展.     

共轭聚合物发光和光伏材料研究进展

聚合物光电功能材料与器件因其广阔的应用前景,1990年以年来吸引了世界各国学术界的广泛关注和兴趣.聚合物光电子器件主要包括聚合物电致发光二极管、聚合物场效应晶体管和聚合物太阳能电池等,其使用的关键材料是共轭聚合物光电子材料,包括共轭聚合物发光材料、场效应晶体管材料和光伏材料等.本文主要对共轭聚合物电致发光材料和光伏材料的研究进展进行综述,介绍了这些聚合物材料的种类、结构和性质以及在聚合物电致发光器件和聚合物太阳能电池中的应用.并讨论了当前共轭聚合物光电子材料中的关键科学问题和今后的发展方向.     

Ultradense Polymer Brushes by Adsorption

Standing room only : Dense polymer brushes can be prepared by adsorbing a diblock copolymer comprising a neutral block and a polyelectrolyte block to an oppositely charged polyelectrolyte brush (see picture). The density of the resulting neutral brush is determined by charge compensation, leading to brush densities well over 1 nm^?2. The diblock copolymer can be desorbed by changing the solution conditions.

     

Polymer Brushes on Planar TiO2 Substrates

A facile and universal method is presented for the preparation of polymer brushes on amorphous TiO₂ film. Homogeneous and stable poly(methyl methacrylate), polystyrene, poly(4‐vinylpyridine), and poly(N‐vinyl imidazole) (PNVI) brushes up to 550 nm are directly created onto TiO₂ via UV‐induced photopolymerization of corresponding monomers. Kinetic studies reveal a linear increase in thickness with the polymerization time. Characterization of the resulting polymer brushes by FTIR spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy, contact angle, and atomic force microscopy (AFM) indicates an efficient UV‐grafting reaction. Finally, we have demonstrated the possibility in converting the PNVI brushes to poly(vinyl imidazolium bromide), i.e., poly(ionic liquid) brushes by polymer–analogous reactions.

     

聚合物分子刷的合成与应用

本文综述了近年来在线形聚合物、树枝状大分子及树枝化聚合物等不同聚合物的每个重复单元上,高密度地、通过不同联接方式接枝上新的聚合物侧链而形成的刷形接枝共聚物,即聚合物分子刷的研究进展。主要介绍聚合物分子刷的三种合成途径,即“大单体聚合法”,“从主链接枝法”及“接枝到主链法”,并对不同路线的特点进行分析,同时对分子刷在制备纳米杂化材料、纳米导线及智能材料等方面的应用进行了综述。     

Exploring Actuation and Mechanotransduction Properties of Polymer Brushes

Soft nanotechnology requires new approaches and materials to efficiently convert chemical energy into mechanical motion and vice versa. A number of key design parameters, such as responsiveness to external stimuli, directionality of response through alignment, transduction via surface stresses or changes in ionic conductivity can be found in polymer brushes and several recent examples of actuation and transduction in polymer brushes will be explored.

     

聚合物分子刷的合成与应用

本文综述了近年来在线形聚合物、树枝状大分子及树枝化聚合物等不同聚合物的每个重复单元上,高密度地、通过不同联接方式接枝上新的聚合物侧链而形成的刷形接枝共聚物,即聚合物分子刷的研究进展。主要介绍聚合物分子刷的三种合成途径,即“大单体聚合法”,“从主链接枝法”及“接枝到主链法”,并对不同路线的特点进行分析,同时对分子刷在制备纳米杂化材料、纳米导线及智能材料等方面的应用进行了综述。     

Grafting of Polymer Brushes from Xanthate-Functionalized Silica Particles

Monodisperse silica particles (SiPs) were surface-modified with a newly designed silane coupling agent comprising a triethoxysilane and an alkyl halide, namely, 6-(triethoxysilyl)hexyl 2-bromopropionate, which was further treated with potassium O-ethyl dithiocarbonate (PEX) to immobilize xanthate molecules on the particle surfaces. Surface-initiated macromolecular design via interchange of xanthates (MADIX) polymerization of vinyl acetate (VAc) was conducted with the xanthate-functionalized SiPs. The polymerization was well controlled and produced SiPs coated with poly(vinyl acetate) (PVAc) with a well-defined target molar mass and a graft density of about 0.2 chains nm⁻². Dynamic light scattering and TEM measurements revealed that the hybrid particles were highly dispersible in good solvents without any aggregation. The PVAc brushes were hydrolyzed with hydrochloric acid to produce poly(vinyl alcohol) brushes on the SiP surfaces. In addition, the number of xanthate molecules introduced on the SiP surfaces could be successfully controlled by adjusting the concentration of PEX. Thus, the SiPs have two functionalities: xanthates able to act as a MADIX chain-transfer agent and alkyl bromide initiation sites for atom transfer radical polymerization (ATRP). By using these unique bifunctional particles, mixed polymer brushes were constructed on the SiPs by MADIX of VAc followed by ATRP of styrene or methyl methacrylate.     

自修复高分子材料近五年的研究进展

自修复材料的概念源于对生物体自愈合现象的仿生研究,该类材料在受到损伤时可进行自修复并恢复一定程度的力学等性能。对高分子材料而言,其受机械力损伤后一般发生大分子链均裂或异裂而使材料产生微裂纹,此类微裂纹很难探测,而微裂纹的产生往往会引起高分子材料失效,因此快速修复微裂纹对诸多工程领域的高分子材料来讲尤为重要。本文从外源型及本征型自修复高分子材料两个方面,综述了近五年自修复高分子材料的研究进展,并对其今后发展进行了展望。