ABC三嵌段共聚物胶束从多间隔结构到多核结构转变的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了疏水-亲水-疏水(H-P-H)型ABC三嵌段共聚物在B嵌段的选择性溶剂中的自组装行为. 模拟结果表明, 通过调节A嵌段和C嵌段的疏水性和二者之间的不相容性, 体系中可以形成多种形貌各异的胶束. 根据胶束中疏水核结构的特点, 这些胶束大体上可以被分为多核型胶束和多间隔型胶束两种类型. 通过增强疏水嵌段的疏水性或降低A嵌段和C嵌段间的不相容性, H-P-H型ABC三嵌段共聚物胶束能够发生从多核型胶束向多间隔型胶束的转变. 进一步分析胶束中聚合物的链构象等微观结构信息发现, A嵌段和C嵌段间的排斥作用和疏水作用之间存在竞争关系, 而这种竞争关系是影响体系中形成多核型胶束还是多间隔型胶束的决定性因素.     

乙二醇-聚(咪唑丙基-天冬酰胺)-聚丙氨酸三嵌段共聚物的合成及其pH-响应性药物控制释放性能的研究

聚天冬氨酸及其衍生物是一种具有良好生物相容性和可生物降解性的高分子材料, 被广泛应用于生物医药领域. 本研究通过大分子引发剂ω-胺基-α-甲氧基聚乙二醇引发N-羧基-α-氨基环内酸酐开环聚合和N-(3-氨丙基)咪唑侧基改性, 制备了一种侧链含有咪唑丙基的聚乙二醇-聚(咪唑丙基-天冬酰胺)-聚丙氨酸三嵌段共聚物. 在水溶液中, 此聚合物可自组装形成一种核-壳-冠型的三层共聚物胶束, 其中疏水性的聚丙氨酸链段自聚集形成胶束的核, 聚(咪唑丙基-天冬酰胺)链段形成具有pH-响应性的壳层, 用于包埋和释放药物, 外围的聚乙二醇链段可以提供一个稳定的水合冠层, 延长药物的体内循环时间. 利用咪唑环与游离阿霉素之间的π-π相互作用和疏水相互作用可以在自组装的过程中将阿霉素包埋到胶束内. 研究发现, 载药胶束随环境pH 值的降低药物的释放速率显著增加. 这主要是由于咪唑环在酸性条件下的质子化导致链段亲疏水性质发生明显变化.     

核磁共振谱研究PAA-F108-PAA 嵌段共聚物的胶束化行为

采用原子转移自由基聚合伴随水解的方法合成了聚丙烯酸-聚醚嵌段共聚物(PAA-F108-PAA), 并通过氢核磁共振波谱和二维核Overhauser效应谱(2D NOE)研究了温度、 羧酸基团中和度(α)及盐浓度对PAA-F108-PAA嵌段共聚物在水溶液中胶束化行为的影响. 结果表明, PAA-F108-PAA分子的临界胶束化温度受α影响较小, 受盐的种类和浓度影响较大. 当α=0.14(0.01 mol/L KCl)时, 在6 ℃条件下, PAA-F108-PAA分子处于塌缩状态, 而在60 ℃条件下, 聚氧化丙烯(PPO)链段发生疏水聚集形成胶束的核, PAA链段与PEO链段相互作用形成胶束的壳; 当α=0.80(0.01 mol/L KCl)时, 在6 ℃条件下, PAA-F108-PAA分子处于相对伸展状态, 而在60 ℃条件下, PPO链段仍发生疏水聚集形成胶束的核, PEO与PAA彼此分离形成胶束的壳. 增加KCl的浓度至1 mol/L, PAA-F108-PAA分子的临界胶束化温度显著降低, KCl对PPO和PEO链段都表现出脱水作用. 但KI的浓度增加至1 mol/L时, PAA-F108-PAA分子的临界胶束化温度仅略微增加, KI对PPO链段表现出脱水作用, 而对PEO链段表现出增溶作用.     

表面张力法研究温敏性接枝共聚物的微胶束化行为

用表面张力法研究了以水溶性可生物降解的葡聚糖为主链 ,具有温敏相变特性的聚 (N 异丙基丙烯酰胺 )为接枝链的葡聚糖 接枝 聚 (N 异丙基丙烯酰胺 ) (Dextran g PNIPAM)共聚物在水溶液中的胶束化行为 .研究结果表明Dextran g PNIPAM体系的微胶束化行为与共聚物结构和溶液体系的温度密切相关 ,接枝共聚物中PNIPAM含量越大 ,水溶液体系的温度越高 ,形成胶束的临界胶束浓度 (CMC)越小 .特别值得指出的是 ,无论水溶液的温度是否高于PNIPAM接枝链段的相变温度 (LCST) ,即PNIPAM链段由亲水性转变为疏水性的温度 ,Dextran g PNIPAM均呈现一个临界胶束浓度大 ,对该现象给予了解释 .     

光敏性无规-类接枝双亲聚合物的合成与自组装行为的研究

通过ε 己内酯改性丙烯酸酯 (FAn ,n =1～ 4 )与肉桂酰氯反应合成了一系列光敏性大单体 (FAnC ,n =1～ 4 ) ,以FAnC与甲基丙烯酸 (MAA)进行自由基聚合 ,制备具有光敏性的双亲无规 类接枝共聚物 (PMFAnC) .用红外光谱、凝胶渗透色谱、核磁共振和差示扫描量热仪等对共聚产物进行了表征 .双亲性PMFAnC可以在选择性溶剂中进行自组装 ,形成以PMFAnC中PFAnC疏水链段为核 ,PMAA亲水链段为壳的高分子胶束 .核内的肉桂酰基由紫外光引发发生光交联反应 ,得到具有稳定壳 核结构的胶束 .动态激光光散射、透射电子显微镜结果表明 ,PMFAnC在水溶液中形成了一定结构的光敏性纳米胶束 ,在紫外光照射下PMFAnC胶束内核发生光聚合反应使胶束粒径减小     

蠕虫状聚离子复合型胶束的合成、组装和胶体稳定性

采用开环聚合方法制备了嵌段共聚物聚乙二醇-聚乙烯亚胺(PEG-b-PEI), 通过静电组装方法使其与质粒DNA(pDNA)在溶液中自发构筑成蠕虫状聚离子复合型胶束(PICmicelle), 利用原子力显微镜、 动态光散射、 Zeta电势和凝胶电泳等方法研究了血液或细胞间质中各种因素对胶束稳定性的影响. 结果表明, 在蠕虫状聚离子复合型胶束中, PEI和pDNA通过静电吸引构成疏水性内核, 而亲水性的PEG分子作为保护型外壳包裹在内核的表面. 在保持PEG链段长度不变的前提下, 增加PEI链段长度可明显增强PEI与pDNA的静电结合力, 有效地防止了NaCl对胶体结构的破坏, 而且有助于抑制阴离子的取代. 但增加PEI链段长度会导致胶束表面PEG分子含量的降低, 不利于胶束抵抗蛋白质的吸附和DNA酶的降解. 因此合理地调整PEG-b-PEI分子的结构, 对于获得高效、 安全和稳定的蠕虫状聚离子胶束具有重要意义.     

疏水链段对两亲性三嵌段共聚物在水中聚集行为的影响

以结构明确的两端为短的聚苯乙烯(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)链段,中间为长的聚乙二醇(PEG)链段的PS-b-PEG-b-PS和PMMA-b-PEG-b-PMMA两亲性三嵌段共聚物为对象,研究了PS和PMMA链段对其在水中形成胶束和凝胶的影响.两种三嵌段共聚物在水中形成以PS或PMMA链段为核、PEG链段为壳的球形胶束,流体力学半径Rh,app为15.3~24.3 nm,并随PEG链段长度增长而增大.临界胶束浓度CMC均小于0.01 mg/mL,随着PS和PMMA链段长度的增加而减小.PS-b-PEG-b-PS浓度高于4.5 wt%可形成较强的疏水缔合的物理凝胶,平衡模量Ge可达到103Pa;PMMA-b-PEG-b-PMMA浓度高于7.5 wt%可以形成弱的凝胶,Ge<10 Pa.凝胶的储存模量G′和损耗模量G″均随着PS或PMMA链段的增长而增大.     

丙烯酰胺-苯乙烯双亲嵌段共聚物水溶液的表面活性及增溶性

在微乳液介质中制备了系列的丙烯酰胺 (AM)与苯乙烯 (St)的双亲嵌段共聚物 (PAM b PSt) ,用紫外分光光度法测定了共聚物的组成 ,用乌氏粘度计测定了共聚物的特性粘数 [η],并用其相对表征共聚物的分子量大小 .重点研究了双亲嵌段共聚物 (PAM b PSt)疏水链段在水溶液中的缔合行为、共聚物的表面活性及其对有机物的增溶性能 ,考察了共聚物分子组成 (疏水链段含量 )与分子量对其表面活性与增溶性能的影响规律 .研究结果表明 ,由于疏水链段的憎水性 ,PAM b PSt的分子链在水溶液表面会形成表面吸附 ,从而降低水溶液的表面张力 ;而在水溶液中 ,在疏水相互作用下 ,PAM b PSt分子链中的苯乙烯疏水链段会形成分子间或分子内的胶束 ,烃类有机物可增溶其中 ;疏水链段含量越大 ,分子量越小 ,PAM b PSt的表面活性与增溶性能越强     

双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯中的自聚集行为

以α-溴乙苯为引发剂,溴化亚铜为催化剂,2,2'-联吡啶为配体,用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了结构一定的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯(PSt-b-PBA).经水解制备了双亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PSt-b-PAA);采用单溶剂溶解法配制了PSt-b-PAA在甲苯中的反胶束溶液;以极性荧光化合物N-1-萘乙二胺盐酸盐(NEAH)为极性微区探针,用荧光光谱法并配合透射电镜观察探索了双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA在甲苯溶液中的自聚集行为,考察了双亲性嵌段共聚物浓度、链结构及温度等因素对反胶束化行为的影响规律.结果表明,亲水链PAA短而亲油链PSt长的双亲嵌段共聚物PSt-b-PAA,用单溶剂溶解法可使其在甲苯中发生自聚集,形成以亲水段为核,疏水段为壳的星状反胶束结构;反胶束为10-20nm的球形聚集态结构;PSt-b-PAA的自聚集行为及临界胶束浓度与分子链的微结构和温度等因素相关,且随着共聚物浓度的增大,小胶束会逐渐结合形成大的纺垂状聚集体.     

DNA与非离子糖基表面活性剂相互作用的研究

用动态表面张力法、键合等温线、紫外光谱及荧光光谱等方法研究了不同链长烷基葡萄糖苷(APG)与DNA的相互作用．研究发现APG对DNA键合可分为两阶段,第一阶段：多苷依靠多羟基结构与DNA形成动力学稳定的复合物;第二阶段：随时间延长,单苷由于其较小的空间位阻而与DNA形成能量更低的热力学稳定复合物．由平衡渗析法得到的单苷与DNA相互作用键合等温线显示,APG与DNA键合为一非协同过程．证实了其非离子氢键吸附的本质,同时也支持了DNA对胶束及预胶束的缠绕模型．紫外光谱结果证明了在APG与DNA作用过程中疏水作用的重要性．以溴化乙锭为探针,荧光光谱法研究证明,随APG链长增加,DNA构象缩拢程度加大,但即使是C2APG也仅能使DNA构象部分缩拢,推测DNA仅是部分链段对APG胶束进行包裹,其它链段仍处于伸展状态．与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)可使DNA构象强烈缩拢的事实相比,证明了静电作用在大分子与表面活性剂相互作用中的主导性．