環(huán)境敏感水溶性嵌段共聚物的超分子自組裝及其納米結(jié)構(gòu)的固定.pdf

1、全親水性嵌段共聚物由化學(xué)性質(zhì)不同的兩嵌段或多嵌段組成，由于其中的某一嵌段可通過調(diào)節(jié)外部環(huán)境條件如溫度、pH值、離子強度等，從親水性嵌段變?yōu)槭杷郧抖?，?dǎo)致全親水性嵌段聚合物轉(zhuǎn)化為典型的兩親性嵌段共聚物，從而具有環(huán)境敏感的膠束化行為。與兩親性嵌段共聚物相比，全親水性嵌段共聚物具有更大的結(jié)構(gòu)可調(diào)性和更豐富的自組裝形態(tài)，且在疏水內(nèi)核上其鏈段的構(gòu)象會與自由鏈段的構(gòu)象變化有很大的差別，這些獨特的溶液性質(zhì)和自組裝行為使得它們具有廣泛的潛在應(yīng)用價值。

2、本論文的前部分工作主要是合成出新型的全親水性嵌段共聚物，研究其在水溶液中不同的膠束形態(tài)以及在疏水內(nèi)核上構(gòu)象的特殊變化。 但是這種由全親水性嵌段共聚物組裝成的具有核殼結(jié)構(gòu)的球形膠束，在工業(yè)應(yīng)用以及藥物釋放的過程中面臨著結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，即在一定的條件下，這種膠束的結(jié)構(gòu)會遭到破壞而失去其應(yīng)有的重要功能。為了保持膠束結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以利用化學(xué)或物理反應(yīng)通過交聯(lián)膠束的殼層或內(nèi)核來固定整個膠束的結(jié)構(gòu)。本論文后半部分的工作主要就是討論怎樣利

3、用包括點擊化學(xué)、紫外光交聯(lián)等不同交聯(lián)方法合成內(nèi)核為環(huán)境敏感性的殼交聯(lián)膠束。本論文的具體內(nèi)容包括以下五個方面： 1、利用RAFT聚合方法，合成了結(jié)構(gòu)規(guī)整的兩親性二嵌段聚合物PS-b-PNIPAM。通過光散射(LLS)和微量示差掃描量熱(Micro-DSC)研究其組裝后PNIPAM嵌段在膠束表面形成的聚合物刷，當(dāng)溫度從15到40℃變化時，PNIPAM鏈在疏水內(nèi)核表面是一個連續(xù)塌縮且有兩階相轉(zhuǎn)變的過程。通過RAFT聚合鏈延伸的方法，利

4、用芘標(biāo)記內(nèi)外PNIPAM鏈，可以清楚地看到由于靠近疏水內(nèi)核鏈的密度高，使內(nèi)層的PNIPAM鏈在較早的溫度下就開始塌縮，當(dāng)達(dá)到其自由鏈段相轉(zhuǎn)變點時，外層的PNIPAM鏈才開始塌縮。另外還合成了含有PS、PNIPAM、PDMA三嵌段聚合物，也利用芘標(biāo)記的方法可以得出：對于PS-b-PNIPAM-b-PDMA膠束存在兩個明顯的相轉(zhuǎn)變過程，第一個是內(nèi)層的PNIPAM這一個很寬的溫度(20-32℃)的塌縮過程，接著是32-50℃下的PNIPAM和

5、PDMA的混合塌縮或聚集過程。但是對于PS-b-PDMA-b-PNIPAM膠束，由于中間親水嵌段的作用，使PNIPAM的相轉(zhuǎn)變溫度提高，且PDMA由于靠近PS內(nèi)核以及隨著外殼PNIPAM的水溶性變差其相轉(zhuǎn)變點降低，因此只能看到一個轉(zhuǎn)變過程。 2、通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)，合成了三種不同PtBMA長度的PEG-b-PtBMA二嵌段聚合物，將叔丁基水解后得到了三種PEG-b-PMAA二嵌段聚合物。在堿性條件下，PMAA以羧

6、基負(fù)離子形式溶解于水，當(dāng)pH在2-3時，則PMAA以羧基形式存在，導(dǎo)致其在水溶液中溶解性變差，且會與PEG嵌段發(fā)生氫鍵作用。利用停留光譜儀來研究pH跳躍誘導(dǎo)的氫鍵復(fù)合動力學(xué)，可以看到當(dāng)pH從9跳躍到2后，在開始的幾十秒內(nèi)有一個很快的大聚集體形成過程，而后是一個慢慢平衡過程。還制備了PEG-b-PtBMA-b-PDEA三嵌段聚合物，在酸性條件下水解叔丁基，可以得到PEG-b-PMAA-b-PDEA離子型三嵌段，其在水溶液中可以形成三種不同

7、結(jié)構(gòu)的膠束/聚集體。在酸性條件下，受氫鍵的作用形成PEG/PMAA為核，未絡(luò)和的PEG和質(zhì)子化的PDEA為殼的膠束；在中性條件下，受電荷間的靜電作用形成PDEA/PMAA為核，水溶的 PEG為殼的膠束；在堿性條件下，由于PDEA的去質(zhì)子化形成以PDEA為核，水溶的PEG和離子化的PMAA為殼的膠束。 3、通過連續(xù)加料的方法使用PEG-Br做為大分子引發(fā)劑，合成了PEG-b-PGMA-b-PDEA三嵌段聚合物，利用酯化反應(yīng)改性中間

8、的GMA嵌段得到PEG-b-(PGMA-co-CGMA)-b-PDEA，使其帶有5％-50％不同摩爾含量的可紫外光交聯(lián)的肉桂基團(tuán)。在堿性條件下，PEG-b-(PGMA<,0.5>-co-CGMA<,0.5>)-b-PDEA三嵌段自組裝形成以PDEA為核，PGMA-co-CGMA為內(nèi)殼和PEG為外殼的三層洋蔥狀膠束。用紫外光輻照10分鐘后，即可固定這種內(nèi)核pH敏感的膠束結(jié)構(gòu)。這種環(huán)保、快速、高效的交聯(lián)方法有望得到工業(yè)化的應(yīng)用。 4

9、、利用ATRP聚合方法，合成了PDEA-b-PDMA-b-PNIPAM三嵌段共聚物。 在堿性條件下，該三嵌段聚合物自組裝形成以PDEA為核、PDMA為內(nèi)殼和PNIPAM為外殼的三層洋蔥狀膠束。通過BIEE對中間DMA嵌段的季胺化反應(yīng)，可以得到結(jié)構(gòu)固定的pH敏感的PDEA內(nèi)核和溫度敏感的PNIPAM外殼的殼交聯(lián)膠束。通過其對雙嘧達(dá)莫(DIP)小分子藥物的包裹，可以有效地通過控制溶液的溫度和pH來調(diào)控包裹藥物的釋放。

10、5、結(jié)合活性自由基聚合的方法和點擊化學(xué)，通過合成含有可點擊交聯(lián)的疊氮基團(tuán)的PDMA-b-(PNIPAM-co-AzPAM)嵌段共聚物，并通過其自組裝再交聯(lián)和直接在良溶劑交聯(lián)的兩種交聯(lián)方式，利用點擊化學(xué)反應(yīng)得到結(jié)構(gòu)固定的內(nèi)核溫度敏感的核交聯(lián)膠束。也研究了利用端炔基的ATRP引發(fā)劑通過ATRP聚合得到alkyn-POEGMA-b-PDMA-b-PDEA三嵌段共聚物，并利用這種聚合物制備出結(jié)構(gòu)固定的表面帶有炔基的殼交聯(lián)膠束。通過與端基為疊氮基

11、團(tuán)的PNIPAM均聚物的點擊化學(xué)反應(yīng)，可以制備出四層水溶的內(nèi)核pH敏感、最外殼溫度敏感的殼交聯(lián)膠束。另外，還可以使用溴丙炔對ATRP聚合出的PMEO<,2>MA-b-PDMA-b-PDEA三嵌段的中間PDMA嵌段進(jìn)行部分季胺化，這樣可以利用兩端疊氮化的四甘醇來交聯(lián)由PMEO<,2>MA-b-PDMA-b-PDEA在不同條件下形成的兩種分別以PMEO<,2>MA或PDEA為核的膠束，從而實現(xiàn)了從同一個聚合物直接在水溶液中得到兩種內(nèi)核不同敏