环境响应性嵌段共聚物的合成、自组装及应用研究进展

近年来具有环境响应性的嵌段共聚物的研发受到了人们的广泛关注。该类型共聚物可以对外界环境刺激产生相应的结构、物理及化学性能的变化。根据外界环境刺激响应机理及类型的不同,可将其分为单一因素、双重因素以及三重因素刺激响应性嵌段共聚物三大类。针对每一类体系,本文重点综述了嵌段共聚物的设计合成、自组装以及应用等研究现状,并概括总结了各种有序聚集体(如胶束、囊泡等)随外界环境刺激(如pH、温度、光、CO_2、氧化还原剂等)所作出的响应性变化。最后,对智能型嵌段共聚物在药物控释、纳米容器制备、生物功能材料等方面潜在的应用价值和今后可能的发展方向进行了展望。     

两嵌段聚合物自组装微观形貌中的网状结构

嵌段聚合物由于不同嵌段热力学不相容而形成微观相分离,进而发生自组装排列成规则有序的微观结构,其中网状结构是自组装微观结构中的复杂结构,具有令人瞩目的特性,在纳米科技领域应用价值极高,备受各国研究者的青睐。本文介绍了嵌段聚合物自组装原理和网状结构的特点,重点综述了两嵌段聚合物自组装结构中常见的三种网状结构的发展、制备方法以及在纳米科技中的应用,并指出当今网状结构的研究热点,预测该领域的发展趋势。     

刚柔嵌段共轭聚合物自组装体系*

刚柔嵌段共轭聚合物的自组装是超分子化学研究的热点之一。本文综述了近年来刚柔嵌段共轭聚合物自组装体系研究进展。根据共轭刚性段的不同分类进行阐述,综述了聚芴,二（苯乙烯）-蒽,聚对苯撑,聚对苯乙烯撑,聚对苯撑乙炔,聚（2,5-苯甲酮）,聚噻吩,聚苯基喹啉等作为刚性链段的刚柔嵌段共轭聚合物自组装体系,介绍了刚柔嵌段共轭聚合物的合成和光物理性质;重点评述了刚柔嵌段共轭聚合物在不同溶剂、浓度、温度等条件下自组装形成一维、二维以及三维的周期性微结构,且具有方便的可控性。概括了刚柔嵌段共轭聚合物自组装体系广阔的应用前景,尤其在光电器件领域有着潜在的应用价值。最后展望了刚柔嵌段共轭聚合物自组装体系研究和发展的方向。     

聚电解质微球多级自组装制备双重药物载体

将表面带正电荷的壳聚糖(CS)微球和表面带负电荷的聚(L-谷氨酸)-b-聚氧化丙烯-b-聚(L-谷氨酸)(GPG)胶束共混,制备了CS/GPG聚集体水溶液体系.通过改变CS/GPG的共混比例,研究了CS微球和GPG胶柬形成稳定CS/GPG聚集体水溶液体系的配比范围,并对其粒径分布和表面电位进行了表征.在此基础上,将CS...     

ARGET ATRP 与ROP 结合制备pH 响应两亲性聚合物分子刷及其自组装研究

结合电子转移活化剂再生-原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)和开环聚合(ROP)法合成了一种具有无规疏水/ pH 响应结构的两亲性聚合物分子刷聚(甲基丙烯酸聚丙交酯酯-co-甲基丙烯酸)-b-聚甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯 [P(PLAMA-co-MAA)-b-PPEGMA]. 通过核磁共振氢谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物的结构、分子量及分子量分布. 优化了反应条件并合成出分子量可控、分子量分布窄的聚合产物. 采用动态光散射法(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)研究了聚合物分子刷在水溶液中自组装胶束的粒径、形貌及pH 响应行为. P(PLAMA-co-MAA)-b-PPEGMA 自组装形成粒径分布均匀的球形胶束. 且随着溶液pH 值从7 降低至3, 胶束中的PMAA 逐渐去离子化, 溶胀的胶束逐渐收缩, 粒径由200～300 nm 减小至150 nm 左右; 但当pH 值减小到2 以下, 胶束表面电荷量非常小, 胶束聚集, 使得粒径增大.     

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.     

苯硼酸选择性结合的pH响应脂质体用于药物递送

通过取代反应和酯化反应合成了一端以酰胺键连接苯硼酸(PBA)另一端以酯键连接硬脂酸(SA)的聚乙二醇(PEG)的衍生物PBA-PEG-SA,并将之与二硬脂酰胆碱磷酸(DSCP)、胆固醇(CH)共组装制备了一种具有pH响应特性的脂质体(Lip)。研究表明,当m(PBA-PEG-SA)∶m(CH)∶m(DSCP)=1∶3∶10共组装时,所制备的脂质体的粒径为115 nm,在20 d内保持良好的粒径稳定性,并且具有良好的生物相容性,在质量浓度达到800μg/mL时,小鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)和肝癌细胞(HepG2)的存活率皆可达到90%以上。同时,由于苯硼酸与果糖(Fru)的选择性结合,在负载阿霉素(Dox)后,与DSCP脂质体药物(Lip/Dox)相比,Fru/PBA/Lip/Dox脂质体可以有效增强对HepG2细胞的毒性,降低对正常细胞NIH-3T3的毒性,同时也改善了细胞对载药脂质体的内吞作用。因此,DSCP与PBA-PEG-SA共组装形成的脂质体,具有良好的pH响应性能以及增强脂质体在肿瘤组织的富集能力,在肿瘤治疗领域具有较好的应用前景。     

经两亲嵌段共聚物自组装制备纳米胶束

本文介绍两亲嵌段共聚物的合成,综述了经两亲嵌段共聚物自组装制备纳米胶束的研究进展,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

两亲性嵌段共聚物PMnEOS-b-PAA的可控合成及与PS-b-PAA共组装体的形貌

在苯乙烯单体的对位引入具有亲水性链段的乙二醇单元, 利用可逆加成断裂链转移聚合方法(RAFT), 可控合成了几种新的两亲性嵌段共聚物聚(4-乙烯基苄基乙二醇单甲醚)-b-聚丙烯酸(PMnEOS-b-PAA, n=1~3), 对其温敏和pH敏性质进行了初步研究. 同时, 研究了PMnEOS-b-PAA分别在亲水性环境下(四氢呋喃/水)和亲脂性环境下(四氢呋喃/甲苯)自组装体的形貌. 将聚对二乙二醇单甲醚苯乙烯-b-聚丙烯酸与聚苯乙烯-b-聚丙烯酸按质量比1:1[m(PMDEOS-b-PAA)/m(PS-b-PAA)=1:1]共混进行共组装, 在四氢呋喃/甲苯体积比为2∶1的混合溶剂中, 发现了一类新型具有均匀分布内部孔道且表面光滑的球形组装体. 进一步研究了该组装体的可重复性和组装机理, 为其后期应用于工业上的负载催化、 小分子识别与释放提供了一种新的策略.     

两亲聚合物胶束自组装包药研究进展

两亲聚合物胶束具有突出的理化性能和独特功能,能够在溶液中自组形成具有核壳结构的聚合物胶束,同时实现药物的负载。自组装包药技术能够缓解我国药物辅料缺乏的现状,符合目前药物辅料发展的新趋势。通过自组装形成的聚合物胶束在药物控释、药物靶向载体、药物制剂开发、新型药物辅料等方面具有广阔的应用前景。本文综述了两亲聚合物胶束自组装包载药物的原理以及方法,重点介绍了三类两亲聚合物在自组装包药方面的最新研究成果和发展趋势。本文还对载药胶束在药物释放方面的应用进行了概述。     

树状化-线形两亲嵌段聚合物的合成及自组装研究

合成了缩酮保护的一代甲基丙烯酸羟乙酯单体DHEMA(G1),通过顺序ATRP聚合方法,制备得到大分子引发剂PDHEMA(G1)-Br,再引发苯乙烯单体得到一代嵌段聚合物PDHEMA(G1)-b-PS.以PDHEMA(G1)-b-PS为反应前体,通过重复的缩酮保护和脱保护反应,进一步得到了二代和三代的树状化-线形两亲嵌段...     

聚合诱导自组装(PISA)技术的应用研究进展

聚合诱导自组装(PISA)技术是制备嵌段共聚物纳米自组装体的一种新技术.相较于传统的嵌段共聚物自组装技术,该技术具有边聚合、边组装的操作简便性特点,同时还具有纳米自组装体形态可控、固含量高(高达50％)等优点,使得聚合物纳米自组装体的规模化生产和应用成为可能.经过十多年的发展,基于各种"活性"/可控聚合机理和各种配方组...     

非共价键胶束—聚合物自组装的新途径

纳米材料;高分子;聚合物;非共价键胶束—聚合物自组装的新途径     

新型两亲性含糖嵌段聚合物的合成与自组装

以β-环糊精(β-CD)和2-乙基-2-噁唑啉(EtOz)为原料, 通过活性端基化学偶联法制备了乙酰麦芽七糖/聚(2-乙基-2-噁唑啉)两嵌段聚合物(AcMH-b-PEtOz), 借助核磁共振氢谱、红外光谱和凝胶渗透色谱等手段证实了产物的化学结构. 采用核磁共振氢谱、荧光光谱、透射电子显微镜、动态光散射及紫外-可见分光光度等方法探讨了产物在水溶液中的自组装行为. 结果表明, 所得嵌段聚合物直接溶于水后可通过自组装形成纳米球形“核-壳”结构胶束, 同时具有温度响应性. 所得聚合物的临界胶束浓度(cmc)为4~7 mg/L, 平均粒径(d)为83~115 nm, 临界相转变温度(LCST)为49~64 ℃, 并且均可通过PEtOz的链长进行调控.     

含强推拉电子型偶氮苯的嵌段共聚物合成与自组装研究

利用原子转移自由基聚合(ATRP)和前体聚合物重氮偶合反应相结合的方法,制备了一种新型含强推拉电子型偶氮苯的嵌段共聚物PEG-b-P6CNAzo.首先使用大分子引发剂PEGBr引发单体甲基丙烯酸6(N-甲基苯胺基)己酯进行ATRP聚合,得到作为前体聚合物的两嵌段共聚物PEG-b-P6MA,然后再与4-氰基苯胺的重氮盐进行重氮偶合反应得到目标产物PEG-b-P6CNAzo.利用GPC1、H-NMR、UV-Vis等手段对制得的聚合物进行了详细的表征.1H-NMR分析结果表明PEG-b-P6MA的聚合度为122-b-13,重氮偶合反应转化率接近100%.GPC结果表明PEG-b-P6MA与PEG-b-P6CNAzo均具有较窄的分子量分布.向浓度为0.2 g/L的PEG-b-P6CNAzo四氢呋喃溶液中以0.5 mL/h速率加水,该嵌段共聚物可以形成直径约11 nm的棒状胶束.     

含无规共聚组分的两嵌段聚合物A-b-(B-r-C)的合成以及自组装

通过原子转移自由基(ATRP)方法合成了其中一个嵌段是由2种单体无规共聚的两嵌段聚合物——聚丙烯酸肉桂酸乙酯-b-(聚苯乙烯-r-聚丙烯酸叔丁酯),(记为PCEA-b-(PtBA-r-PS)).讨论了聚合过程中影响分子量分布以及分子量控制的各种因素.通过氢核磁(1H-NMR)确定各嵌段的重复单元数分别为50,111,138.通过透射电镜(TEM)观察,研究了该嵌段聚合物在选择性溶剂1-氯癸烷以及环戊烷中的自组装行为,发现该嵌段聚合物在环己烷中直接分散可以形成有聚集倾向的短棒状或球形胶束,而在1-氯癸烷中直接分散得到的胶束,在膜表面随着1-氯癸烷溶剂的缓慢挥发可以组装得到具有规则微纳结构的相互连接的柱状胶束.     

两亲性含糖三嵌段共聚物的合成与自组装研究

以二(2-溴异丁酸)4,4′-联苯酯(BiBBP)为引发剂,采用顺序加料的方法,用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成了一系列窄分子量分布的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和6-O-甲基丙烯酰基-1,2;3,4-双-O-亚异丙基-α-D-吡喃半乳糖苷(MAIPGal)的三嵌段共聚物.用GPC和1H-NMR表征了聚合物的相对分子量和链段组成.结果表明,通过改变投料顺序可以合成ABA和BAB型2种三嵌段共聚物,改变投料比和控制单体的转化率可以调控聚合物的链段组成.聚合物脱保护后得到两亲性含糖共聚物.用TEM考察了聚合物在水溶液中的自组装行为,表明具有不同链段组成的共聚物可以形成不同形态的聚集体,含糖段组成高的聚合物易于形成大尺寸的胶团,含糖段组成低的聚合物易于形成结构清晰的囊泡、胶束,其中,含糖段在两边的BAB型共聚物易于形成囊泡,含糖段在中央的ABA型共聚物易于形成胶束.     

两亲性嵌段共聚物的自组装及载药胶束的研究

采用可逆-加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)技术合成了两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚-b-聚苯乙烯(PSt-b-POEOMA-b-PSt),通过FT-IR、1 HNMR、GPC确定共聚物的结构。将三个具有不同嵌段比的共聚物在水溶液中自组装,通过透射电子显微镜(TEM)观察得到的胶束的形貌,发现随着亲水性嵌段的比例减小,胶束的直径略微减小。通过透析方法,以共聚物作为载体,负载维生素E,TEM观察载药胶束的形貌,仍然为核-壳状的球形胶束。差示扫描量热仪(DSC)测试共聚物载药胶束前后的热性能,发现药物分子在载入内核的过程中,聚苯乙烯的玻璃化转变温度(Tg)有所降低。通过紫外(UV)分析计算得出共聚物的药物负载量(DLC)为70%～80%。     

多重敏感性共聚物的制备及其自组装行为研究

采用开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)的方法合成了具有多重敏感性的聚乙二醇单甲醚-聚己内酯-聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(mPEG-b-PCL-b-PDEAEMA)三嵌段共聚物,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对嵌段共聚物的结构及分子量进行了表征,改变投料比可有效调控各嵌段长度,所得共聚物的分子量分布均保持在1.3左右;其自组装后改变体系的pH、温度和CO2加入量可以有效控制聚集体的粒径大小,随CO2加入量的增加,粒径由238nm增大到538nm,而通入N2后其粒径大小恢复原状;对聚集体进行载药性能研究,发现CO2的加入可提高载药量及包封率,在释放阶段降低体系的pH或通入CO2可增加药物的释放速率和释放量。