两亲性含糖嵌段共聚物在水中分子聚集形态的转变

两亲性嵌段共聚物在不同的介质中可形成不同形态的有序分子聚集体［１～３］．当其亲水段长度远大于亲油段时,在水中主要形成球形胶束［１］;但当亲水段长度远小于亲油段时,则形成多种形态的分子聚集体,即所谓的“ｃｒｅｗ－ｃｕｔ”聚集体,如球形、柱状、层状、囊泡和管状等［４］．Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇ等［４～６］详细研究了聚苯乙烯－ｂ－聚丙烯酸在水中的“ｃｒｅｗ－ｃｕｔ”聚集体,发现聚集体的形态和多种因素有关,如共聚物组成、溶剂、ｐＨ值和金属离子等．以两亲分子形成的囊泡不但可以用来模拟生物膜的结构,而且在药物载体…     

由可控聚合反应直接制备不同形貌的聚集体

由可控聚合,包括活性阴离子和自由基聚合直接制备不同形貌纳米材料,是近几年来合成化学领域的一个重要研究成果.与两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装方法不同,在选择性溶剂中进行的分散聚合,首先生成两亲性嵌段共聚物,并逐渐增加第二段聚合物的链长,以实现相分离,形成球形胶束;聚合物链继续增长,实现形貌转变,从而制备预期的聚合物形貌,包括球形胶束、纳米棒、纳米线、囊泡和复合囊泡等.本文综述了乳液聚合法制备球形胶束等形貌;描述了不同聚合体系形成的形貌以及它们的性质和应用,讨论了形貌的形成机理和控制方法,同时指出了存在的问题.     

烷基链封端的两亲性超支化聚缩水甘油的合成及自组装

通过阳离子开环聚合和端基改性的方法合成了以亲水性超支化聚缩水甘油为核和疏水性十六烷基链为臂的两亲性超支化多臂共聚物(HPG-g-C16),研究了十六烷基疏水臂的接枝率对该两亲性聚合物在溶剂中自组装行为的影响.结果表明:接枝率45%以上的HPG-g-C16在四氢呋喃(THF)中以单分子胶束的形式存在,在THF与水的混合溶剂中会自组装形成尺寸为1～10 μm的巨型囊泡,而接枝率为15% 的HPG-g-C16能直接在水中自组装形成球形胶束.     

ABA两亲性嵌段共聚物在双选择性溶剂中自组装行为的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了ABA两亲性三嵌段共聚物在两种选择性溶剂中的自组装行为.模拟结果表明,在保证溶剂总浓度一定的情况下,改变两种选择性溶剂的体积比对于ABA两亲性嵌段共聚物自组装所形成的胶束形貌结构有很大影响.随着双选择性溶剂体积比的改变,体系中胶束形貌结构将会发生由囊泡到层状,再到环状、棒状直至球...     

磷脂微滴囊泡化的介观模拟

发展了一种非显示溶剂的粗粒化三粒子磷脂模型,该模型明确反映磷脂分子的双尾结构．模型分别采用变形的MIE作用势和Harmonic作用势描述分子间非成键和分子内成键相互作用,粗粒化力场参数通过拟合DPPC双分子层的结构和力学性质获得．该粗粒化模型成功重现了磷脂分子从随机初始态到双分子层和从盘状结构到囊泡的形成过程．应用该模型系统研究了球形和柱形磷脂微滴囊泡化的过程,结果表明此模型能有效地模拟介观尺度下复杂磷脂囊泡的形成及演化．     

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.     

甲基丙烯酸3-磺酸钾丙酯-苯乙烯共聚物与N,N,N-三甲基十六烷基溴化铵相互作用研究

两亲分子由于具有自组装性质,如表面活性剂分子自组装形成胶束,囊泡,天然的磷脂分子自组装形成脂质体,继而参于生物膜的形成,这是大家所熟悉的．高分子两亲分子尤其是两亲性两嵌段高分子具有自组装性质,并形成规整性好的聚集体［１～３］．聚电介质 表面活性剂体系...     

基于反应性两嵌段共聚物的刺激响应性有机/无机杂化囊泡的制备及性能研究

采用ATRP法制备了结构明确的两亲性嵌段共聚物聚[甲基丙烯酸(N,N-二甲氨基)乙酯-b-甲基丙烯酸(3-(三甲氧基硅基))丙酯],其在甲醇/水的混合溶液中自组装形成囊泡结构,并通过甲基丙烯酸[3-(三甲氧基硅基)]丙酯链段中三甲氧基硅基的水解交联,形成了稳定的共聚物囊泡结构。用光散射、SEM和TEM对囊泡的结构进行了表征。所得共聚物囊泡粒子具有温度和pH双重响应性,通过简单调控温度或pH值来实现囊泡粒子的溶解与沉淀收集,可用于蛋白质等的分离与纯化。     

磁性非对称双链长表面活性剂囊泡凝胶

合成了一系列含磁性反离子的非对称双疏水链长的阳离子表面活性剂,其中三氯一溴铁合十六烷基戊基二甲基铵(C_(16)C_5DMA~+[FeCl_3Br]-~)与偶氮羧酸钠盐(AzoNa_4)在酸性条件水溶液中形成磁性囊泡凝胶。运用cryo-透射电镜(TEM)、冷冻蚀刻TEM(FF-TEM)、流变仪、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和超导量子干涉(SQUID)等表征技术对囊泡凝胶进行了结构和性质研究,结果发现:凝胶含有曲率多变的融合性的双层囊泡,这些双分子层结构模构了自然界中各种物象的结构轮廓,展现了不可预测的多变曲率和良好柔性。聚集体双分子层膜内由长短不对称烷基链采取交错相扣的双分子层排列模式,这种构建模式结构稳定,短烷基链可游离出囊泡双分子层并伸向外部水相介质。两个相邻囊泡间的短链在疏水相互作用下形成非共价的囊泡"补丁",疏水的囊泡"补丁"克服相邻囊泡之间的斥力而融合。磁性反离子[FeCl_3Br]~-不仅赋予囊泡磁性,且在囊泡的形成过程中调控烷基链的组装。这种多形态融合性囊泡为揭示膜曲率的调节机制和构建人工细胞提供实验数据和理论参考。     

甲基丙烯酸3—磺酸钾丙酯—苯乙烯共聚物与N,N,N—三甲基十六烷基化铵相 …

两亲分子由于具有自组装性质,如表面活性剂分子自组装形成胶束,囊泡,天然的磷脂分子自组装形成脂质体,继而参于生物膜的形成,这是大家所熟悉的．高分子两亲分子尤其是两亲性两嵌段高分子具有自组装性质,并形成规整性好的聚集体［１～３］．聚电介质表面活性剂体系...     

含偶氮苯两亲性ABA三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)制备了中间链段含对氰基偶氮苯尾挂液晶基元的PMAA-b-PMAZOCN-b-PMAA两亲性三嵌段共聚物.首先合成了含有偶氮苯液晶基元的甲基丙烯酸酯单体;再使用小分子双端引发剂,以对壬基联二吡啶、溴化亚铜为催化剂,通过ATRP反应制备了含偶氮苯液晶侧基的双端大分子引发剂.进一步以氯化亚铜为催化剂,用该大分子引发剂引发甲基丙烯酸叔丁酯聚合,制备了结构规则的PtBMA-b-PMAZOCN-PtBMA三嵌段共聚物.通过在三氟乙酸作用下的选择性水解,将PtBMA段中的甲基丙烯酸叔丁酯单体单元转化为甲基丙烯酸,得到了两端亲水,中间疏水的两亲性ABA三嵌段共聚物.用1H-NMR、GPC、PLM、DSC等对产物进行了表征.并利用溶剂诱导微相分离的方法,研究了该共聚物在THF/水混合溶剂中的自组装行为.TEM结果显示,在采用的亲疏水链段比例的条件下,得到了囊泡结构.囊泡结构的平均直径在300~500 nm.在固态下经过紫外光照射,囊泡结构转变为实心胶体球.     

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.     

AFM研究双链两亲性分子的自组织现象

通过AFM研究了双链两亲性分子双十八烷基-N-[4-（对-NN-二甲氨基苯基偶氮）吡啶丁酰基]-L-天冬氨酸酯溴化物（DDPA）LB膜在气固及气液界面的结构．在被水化后,DDPA的单层膜自发组织成双层和囊泡．在增加成像用力时,形成的双层很容易被压缩．在用轻敲模式（tappingmode）在溶液中成像时,观察到了囊泡被AFM针尖压扁成双层的过程．本文还提出了自组织过程的可能机理．     

嵌段序列对聚合物囊泡形成过程影响的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了具有相同链长和组分比的不同嵌段序列的AB两嵌段共聚物与ABA三嵌段共聚物在选择性溶剂中形成囊泡的动力学过程. 模拟结果表明, AB两嵌段共聚物囊泡的形成与ABA三嵌段共聚物囊泡的形成的动力学过程不同. 在慢速退火条件下, ABA三嵌段共聚物囊泡是通过亲水链段向胶束的表面和中心扩散而形成的, 而AB两嵌段共聚物囊泡则由片层弯曲闭合而形成. 相对而言, 退火速度对AB两嵌段共聚物囊泡形成的动力学过程没有显著影响, 其改变仅影响亲水链段与疏水链段发生相分离的难易程度. 当退火速度较快时, 亲水链段和疏水链段发生相分离的速度较快且相分离发生在囊泡形成之前; 而当退火速度较慢时亲水链段和疏水链段之间的相分离在囊泡形成之后仍在进行.     

合成双分子膜的研究（Ⅱ）：HBBTAB的合成及其在水溶液中的自组织行为

1977年Kunitake等首次报道了双十二烷基二甲基溴化铵在水溶液中自组织成类似于卵磷脂双层结构的囊泡,泡壁即为双分子膜。该发现表明可以用人工合成方法建造仿生组织,开辟了合成双分子膜研究的新领域。单链两亲性成膜物质,一般由亲水基团、间链、刚性生色基和尾链4部分组成。本文报道4-(4′-十六烷氧基-4-联苯氧基)丁基三甲基溴化铵     

荧光探针法研究囊泡融合的动力学

应用荧光探针法研究双（月桂酸）三乙醇胺酯形成囊泡的融合动力学过程，工作中合成和应用了含长烷基链的荧光探针—十六烷基罗丹明B，以保证其进入囊泡的双分子层，随着融合的进行，探针浓度被稀释，探针分子逐渐由二聚体离解成为单体，从而使其荧光强度增强．研究发现，由双（月桂酸）三乙醇胺酯形成的囊泡，其融合速率和膜结构与介质酸度、环境温度等密切相关，当介质酸度处于一定的pH范围时，形成的囊泡膜具有最致密的结构，其融合也最慢。     

基于多重氢键的寡聚芳酰胺自组装囊泡

六重氢键的异互补寡聚芳酰胺双股分子链在自组装过程中表现出极高的顺序专一性.本文借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)等实验手段,研究了氢键编码顺序为DADDAD-DADDAD的寡聚芳酰胺分子1及异互补分子2(ADAADA-ADAADA)存在下的自组装行为.实验结果表明,分子1在四氢呋喃/甲醇(体积比为85/15)和单一溶剂丙酮中都能组装成大小均匀的囊泡结构,并且囊泡的尺寸随着溶液浓度的增加而增大;当加入异互补分子2后,囊泡则转变成实心球.利用荧光显微镜,发现该囊泡能很好地包裹荧光分子(罗丹明B),通过进一步分子结构修饰有可能实现药物包埋和缓释方面的应用.     

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.     

耗散粒子动力学研究片状双层——囊泡转变

片状双层是囊泡自发形成过程中的重要中间态,由片状双层向囊泡的转变机理一直未被认清．本文以磷脂分子DMPC作为模拟对象,采用普适性的粗粒化模型和耗散粒子动力学模拟方法,以体系粒子无序分布和无应力片状双层作为初态,对水溶液中片状双层——囊泡的转变过程进行了深入研究．发现尾-水粒子间憎水作用能最小化是片状双层卷曲形成囊泡的微观本质．囊泡的双分子层为二维流体．此外还得到了囊泡上粒子的位置分布和化学键排列取向等方面的结构信息．     

三嵌段刷状共聚物的合成及溶液组装制备多孔纳米粒子

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coil-brush-coil型三嵌段刷状共聚物.其中coil段为亲水性的聚(N,N′-二甲基丙烯酰胺)(PDMA),brush段为高密度接枝V形侧链的疏水性聚丙烯酸酯.由于其两亲性特征及刷状拓扑结构所赋予的主链刚性,该嵌段共聚物在选择性溶剂甲醇和乙醇中可分别自组装得到片状胶束和囊泡.刷状嵌段的V形侧链包含聚苯乙烯(PS)和聚左旋丙交酯(PLLA)2条链,它们在胶束(或囊泡)组装体的核(或壁)区发生微相分离得到有序的柱状相分离形貌.将离散柱状PLLA相水解,即可得到核或壁具有多孔结构的片状胶束或囊泡.