聚合物囊泡尺寸均一性及其膜冠结构调控的研究进展

聚合物囊泡是由两亲性嵌段共聚物制备而成的一种具有独特中空结构的纳米聚集体.聚合物囊泡的中空结构、囊泡的内外亲水冠以及亲水冠中间膜层的两亲性赋予了聚合物囊泡选择性封装亲水性和疏水性药物的能力,这使得聚合物囊泡在药物负载与释放、靶向识别等生物医药领域具有潜在的应用价值.聚合物囊泡能否实现其潜在应用价值还依赖于人们能否精准调控聚合物囊泡的膜冠结构、尺寸以及尺寸均一性等微观结构参数.因此,本文针对近期有关嵌段共聚物囊泡尺寸均一性和聚合物囊泡膜冠结构调控的研究进展进行了介绍,从而使人们通过物理手段有效地调控聚合物囊泡的微观结构,为制备膜冠结构可控、尺寸均一的聚合物囊泡提供新思路.     

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.     

聚合物囊泡的制备及作为药物载体的研究进展

近年来,国内外对聚合物囊泡的应用研究十分活跃。聚合物囊泡是由密闭双分子层构成的、类似脂质体结构的一类高分子聚集体。与小分子聚集体相比,聚合物囊泡具有稳定性高、通透性可设计、同时负载亲水和疏水性药物以及可进一步功能化修饰等优点,使其在疾病诊断、药物包埋与输送、微反应器等生物医学领域具有广泛的应用。本文介绍了聚合物囊泡的制备方法及作为药物载体的最新研究进展。     

超支化聚合物的合成和自组装研究

超支化聚合物作为树形聚合物的一种,具有独特的结构和性能,受到了科学界和工业界的广泛关注.本文简要总结了研究者们在超支化聚合物的合成、组装及应用方面的部分工作成果.主要包括以下3方面的内容:第一部分介绍了超支化聚合物的合成方法;第二部分介绍了超支化聚合物多维多尺度的自组装结构和组装机理,包括纳米球形胶束,纳米、微米级囊泡,大的复合囊泡,纳米纤维,纳米、微米及宏观管和多孔膜等;第三部分介绍了超支化聚合物在生物医药、细胞模拟及纳米粒子模拟制备等方面的应用.     

杂臂星型嵌段共聚物在溶液中自组装形成囊泡结构的计算机模拟

利用耗散粒子动力学模拟方法, 研究了杂臂星型嵌段共聚物A_m(B_n)₂在溶液中自组装形成囊泡的行为. 主要分析了自组装过程、亲水分枝和疏水分枝的长度及分子构型对组装结构的影响. 结果表明, 杂臂星型聚合物在溶液中会自组装形成碟状胶束, 之后弯曲闭合形成囊泡. 当亲水部分的分枝较短时, 易于形成囊泡结构; 在可形成囊泡结构的条件下, 双分子层囊泡膜的厚度随分枝长度的增加而增加. 与构成相近的线型嵌段共聚物相比, 杂臂星型嵌段共聚物更易形成囊泡结构, 且形成的囊泡结构较薄.     

聚合物复合物层层组装膜

层层组装是一种基于物质交替沉积而制备复合膜的方法,可以实现膜的结构和组成的精确调控.聚合物复合物是基于各种分子间弱相互作用力而形成的超分子聚集体,其种类包括聚阳离子-聚阴离子复合物、聚电解质-有机小分子复合物、中性聚合物-聚合物复合物以及聚合物-无机杂化复合物等.在本文中,以作者的研究结果为基础,阐明聚合物复合物的层层组装是一种方便、快捷的功能复合膜的构筑方法,具有如下优点:(1)聚合物复合物大的尺度可以实现聚合物复合物层层组装膜的快速构筑;(2)聚合物复合物的结构在组装溶液中和成膜后都容易调控,方便聚合物复合物层层组装膜结构的精细调控.(3)聚合物复合物层层组装膜可以构筑非复合的聚合物层层组装所不能获得的膜结构及功能.     

Janus超支化超分子聚合物的构筑及电化学响应性自组装行为研究

本工作报道了第一例具有电化学氧化还原刺激响应性的Janus超支化超分子聚合物,研究了其自组装及响应性解组装的行为.通过阴离子开环聚合和阳离子开环聚合的方法,分别合成了以β-环糊精为中心的亲水超支化聚缩水甘油醚CD-g-HPG和末端为二茂铁的疏水超支化聚（3-乙基-3-羟甲基环氧丁烷）Fc-g-HBPO.两者通过Fc/CD之间的主客体包结络合作用,构筑了两亲性Janus超支化超分子聚合物HBPO-b-HPG.该聚合物在水中可以自组装形成囊泡.通过动态光散射（DLS）跟踪、2D-NOESY和循环伏安曲线表征了CD-g-HPG和Fc-g-HBPO之间的主客体包结络合作用,通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征了囊泡结构.最后,研究了囊泡在电化学刺激下的解组装行为,同时也验证了囊泡在加热、加入主客体竞争分子和化学氧化下的稳定性.     

聚合物层状组装膜

介绍了近几年来我们研究组在层状组装膜的构筑以及功能化研究方面取得的一些最新进展.包括结合表面溶胶-凝胶技术与静电层状组装技术,实现了二阶非线性基团在层状组装多层膜中的非对称排列,制备了具有二阶非线性效应的膜材料;采用室温压印技术,发展了一种简便、经济和具有普适性的层状组装聚合物膜图案化方法;以轻度交联的聚合物微凝胶为构筑基元,制备了具有高负载量的聚合物层状组装膜;发展了一种基于离子剥离技术的层状组装自支持膜制备方法;基于层状组装技术,制备了具有超疏水和抗反射功能的涂层.     

人造细胞的化学构建及其生物医学应用研究

人造细胞是模拟生物细胞结构,人工构建的与细胞功能相近的微米囊泡。人造细胞的构建主要有两种模式：自上而下模式主要利用生物学方法对生物基因序列进行重新设计,获得具有细胞类似结构功能的人造细胞;自下而上模式主要利用化学方法采用非生命物质构筑简化的细胞结构模型。自下而上化学模式构建的人造细胞大多只包含执行所需功能的最小单元,具有简单的细胞仿生的结构与功能。本文详细综述了人造细胞的构建模式以及化学构建人造细胞的常见类型,包括脂质囊泡、蛋白体囊泡、聚合物囊泡、凝集体液滴和胶体囊泡等,总结了人造细胞在分析传感、细胞结构与功能模拟、生物载体转运、微纳米反应器、疾病诊疗方面的生物医学应用现状。     

配体链包覆纳米粒子的表面相分离及自组装的模拟研究

通过耗散粒子动力学方法,模拟了二元配体链包覆的纳米粒子表面的相分离行为,并与现有的模拟和实验体系进行对比.研究结果印证了相分离驱动力是配体链错位所导致的构象熵的结论.进一步以相分离得到的Janus和三嵌段Janus结构纳米粒子作为构筑单元,研究了其在选择性溶剂中的自组装行为.结果表明,Janus粒子易自组装成为双层囊泡结构,而三嵌段Janus粒子则更易形成单层囊泡结构.对于从配体链包覆的纳米粒子出发,设计具有特殊功能的囊泡提供了理论支持.     

环糊精超分子聚合物在药物/基因递送载体领域的研究进展

超分子聚合物通常以非共价键作为构筑驱动力,其结构具有动态可逆的特点,在新型响应性聚合物材料中具有突出优势。环糊精可通过主客体识别作用与客体分子如二茂铁、偶氮苯、金刚烷、苯环等形成包合,以此构筑的超分子组装体展现出丰富的自组装-解组装特性、刺激响应性、较低的细胞毒性和较好的生物相容性,有望在药物/基因载体领域得到应用。本文从环糊精超分子聚合物的生物医用出发,着重对近年来环糊精超分子聚合物载体在药物控制释放、基因转染以及药物/基因共递送三方面的研究进展进行了总结和评述,并在此基础上展望了环糊精超分子聚合物的研究方向和发展趋势。     

高分子囊泡和空心球的制备和几个研究亮点

聚合物囊泡和空心球是具有重要理论研究价值和在很多领域特别是在生物医药方面具有潜在应用的大分子组装体本文综述了高分子囊泡及空心球的制备方法及某些新发展其传统的制备方法主要包括嵌段共聚物自组装法和聚合物胶束去核法以及模板上合成着重讨论了近年来新发展起来的非共价键合自组装法(NCCM)以及通过化学反应一步从单体获得聚合物空心...     

以物理力将糖脂引入聚联乙炴基质脂的变色囊泡

囊泡具有与生物膜结构类似的封闭双分子层结构,具有模拟生物膜结构的突出优点,因此受到人们的极大重视．因为它具有胶体粒子的大小尺寸,其表面膜的性质易于控制,具有较大的输送客最以及生物相容性,因此,囊泡在药物的传输、基因治疗、癌症的化学治疗、分子识别、分子光学器件的组装、超细颗粒的制备、太阳能转化及反应性能的控制等领域都具有十分重要的意义．然而,在分子识别及药物输送过程中,由丁蟹池的稳定性差而严重影响其应用．聚合表面活性剂囊泡的出现较好地解决了其稳定性差的问题．在众多的可聚合的表面活性剂单体中,具有联…     

聚合物多层膜的表面分子工程

概述了作者及其研究群体发展的基于氢键、配位键和共价键的聚合物交替沉积组装方法.在此基础上,重点讨论将溶液中的超分子组装与界面交替沉积相结合的非常规界面交替沉积组装方法.通过结构构筑与功能组装的结合,实现了不同表面物理化学性质的可控调节,包括仿生矿化、超疏水涂层、可控组装与释放、表面分子印迹等.这些研究结果对发展基于聚合物多层膜的表面分子工程具有重要意义.     

功能性共轭多孔聚合物材料

有机多孔聚合物(organic porous polymers,OPPs)材料是一类由强共价键将不同几何构型的有机分子砌块链接而成的多维度的多孔网络骨架材料,近年来成为多孔材料发展的一个新方向.按其结构的有序程度划分,OPPs包括无定型(如CMPs,HCPs,PIMs,PAFs等)和晶态(如COFs,CTFs)多孔聚合物两大类.因具有质轻、较大的比表面积、优异的多孔特性、稳定性好、结构与功能可预先设计和精确调控等优点,OPPs在气体存储/分离,非均相催化,光电转换,化学/生物传感,能量存储与转换等诸多领域有着广泛的应用前景.基于"自下而上"的构筑策略,以一种或多种具有特定功能的有机共轭分子为构筑单元,通过其分子间的自聚或共聚来实现二维、三维共轭高分子网络的可控构筑,发展了一系列具有优异光电、催化性能的功能性有机骨架材料.本文总结了近年来作者所在课题组报道的以功能性共轭有机分子为反应单元,自下而上构筑共轭多孔聚合物材料的战略和方法,主要探索了其结构特征以及在光电转换和非均相催化领域等的初步应用.     

两亲性线性-超支化多臂共聚物在水溶液中自组装为阳离子囊泡的研究

利用两亲性线性-超支化多臂共聚物聚乙二醇-聚乙烯亚胺-聚谷氨酸苄酯(PEG-PEI-PBLG)在水溶液中自组装为阳离子囊泡. 利用透射电镜、动态光散射、静态光散射和zeta电位仪对囊泡结构进行了表征. PEG-PEI-PBLG囊泡具有双分子层结构, 壁厚5~10 nm, 直径在100 nm左右. 由于PEI在水溶液中的质子化作用, 囊泡表面携带有正电荷, 其表面电势为＋25。2 mV, 因此PEG-PEI-PBLG阳离子囊泡具有担载负电性蛋白的能力.     

两亲性聚合物刷的合成和溶液自组装

结合可控自由基聚合和铜催化的叠氮-炔环加成(Cu AAC)反应,合成了一系列Ab BA型两亲性的聚合物刷.其中A段为亲水性的聚(N,N'-二甲基丙烯酰胺)(PAm);B段为高密度接枝的聚合物刷,其侧链为疏水性的聚苯乙烯(PS).通过核磁氢谱(1H-NMR),凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物刷的组成及结构,其侧链接枝密度约为100%.研究了亲水链段含量不同的聚合物刷在多种条件下的溶液自组装行为,通过透射电子显微镜(TEM)表征了组装体的形貌.在相同的组装条件下,两亲性聚合物刷中亲水链段含量较高时(5%),组装体形貌为球形,而随着亲水链段含量降低,形貌向片层状胶束和囊泡转变.对聚合物刷PAm195-b-(PA-g-PS67)153-b-PAm195的自组装研究表明,提高初始浓度促使组装体形貌向片层和囊泡转变;采用与PS的溶度参数相近的良溶剂,可提高胶束核的活动性,组装体更容易形成囊泡(热力学稳定态);而采用与PS的溶度参数相差大的选择性溶剂时,组装体倾向于聚集形成大尺寸的囊泡.     

双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装

棒杆-棒杆(rod-rod)共轭嵌段共聚物体系是近几年发展起来的一类新型共轭聚合物材料,由于其特有的电学活性以及通过自组装实现纳米尺度结构可控等特性正逐渐成为人们研究的热点.构筑单元的刚性棒状结构使得rod-rod共轭嵌段共聚物体系倾向于自组装形成囊泡或层状结构等低曲率聚集体.本文总结了近年来关于rod-rod共轭嵌段共聚物体系自组装行为的研究,分别介绍了溶液中以及薄膜状态下双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装行为,在此基础上进一步讨论了rod-rod共轭嵌段共聚物薄膜结构与性能的关系.     

可控分子组装的自驱动胶体马达及其生物医学应用

人造胶体马达是能够将不同形式的能量转化为流体中机械运动的微纳米机器.自2 0 1 2年以来,将自下而上的可控分子组装与自上而下的方法有效结合已成为可控构筑胶体马达的重要策略之一.基于可控分子组装(如层层组装)的胶体马达具有易于实现规模化制备、能够对外界刺激作出响应、便于实现多功能化等优点.本文综述了通过将各种功能性构筑基元集成到组装结构中进而实现胶体马达的可控构筑、运动控制以及生物医学应用等方面的研究进展.主要介绍了基于不同层层组装结构的气泡驱动马达的可控构筑,基于聚电解质多层膜微胶囊及纳米管的近红外光驱动马达的构筑,生物界面化马达的制备,实现对胶体马达运动速度、方向及状态有效控制的主要方法,以及马达在药物靶向递送、光热治疗和生物毒素清除等生物医学领域中的应用.     

聚合物纳米杂化材料的控制合成、自组装及功能化

聚合物纳米杂化材料的制备及功能化是当前国际前沿研究课题之一.特殊结构的聚合物可以通过分子间特殊相互作用,在纳米尺度上自发地组装成具有特殊结构和形态的集合体,这类材料在新材料、电子以及生物医学等领域具有广泛的应用前景.本文介绍国内外,特别是厦门大学在双亲性分子及嵌段共聚物的模板自组装、基于POSS单体纳米构筑单元以及POSS嵌段聚合物自组装的有机/无机纳米杂化材料、模板控制导电高分子材料纳米形态构筑等领域材料的可控合成和组装,与此同时对相关材料的性能及功能化应用进行了简要的讨论.