● 摘要
刺激响应性聚合物是通过在高分子链段上引入不同的功能基团,实现在微弱环境刺激下,产生物理化学性质变化的聚合物。这类功能聚合物在纳米技术、基因转染、药物控制释放等领域具有广泛的应用,成为“智能”高分子材料的研究热点。本论文基于pH、光敏感聚合物进行研究,主要工作包括以下三部分内容:
1. 设计、合成香豆素衍生物类三臂星形ATRP引发剂C-Br3,并以甲基丙烯酸-N, N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)为亲水单体、苯乙烯(St)为疏水单体制备双亲性星形嵌段聚合物(PDMAEMA80-b-PS8)3,利用FT-IR、GPC、1H-NMR和UV-vis对聚合物及其中间产物进行了结构表征。研究表明该聚合物胶束具有pH敏感性,随体系酸度值的增加,聚合物胶束的Zeta电位、透过率和荧光强度比明显升高。采用DLS和TME对纳米聚集体的形态变化进行表征,发现随溶液pH值降低,聚合物胶束的平均流体力学半径Rh线性增加,胶束结构也相应呈现出规整的、表面带有针状的和中空松散的球状形态。以上研究结果表明通过pH诱导PDMAEMA链段的质子化,可以实现聚合物胶束的香豆素疏水中心与疏水核的分离。
2. 蒽基光敏感聚合物胶束光交联特征的研究。通过ATRP法合成了含有蒽侧基的聚乙二醇-b-聚蒽甲基丙烯酸甲酯(PEO-b-PAM)双亲性嵌段共聚物,该聚合物在水中自主装成核-壳胶束,不但提高了蒽基的局部浓度和分子稳定性,还有利于光化学反应的研究。聚合物胶束中的蒽基在320、338、353、371和392 nm处有类似于五指峰的紫外吸收特征峰,光照后,蒽基发生[4+4]环加成反应,紫外吸收强度降低。采用连续可调的双光栅单色仪产生不同光强的紫外、可见和近红外单色光,全面系统的讨论PEO-b-PAM聚合物胶束在UV-vis-NIR波段蒽基的光敏感特征。监测聚合物胶束水溶液的紫外图谱随光照条件的变化,结果表明聚合物胶束内的蒽基光二聚反应具有明显的时间依赖性。通过比较371 nm处吸光度值的变化确定光二聚反应程度(PD),发现PD值与时间的关系非常符合指数方程:PD = X1(1-e-k1t) + X2(1-e-k2t)。由此推断在同一波长单色光照射下的最大理论光交联度为X1 + X2;同时不同单色光照射实验表明,蒽侧基在某一单色光照射下的最大光二聚程度与其光照光功率无关。其中,UV光照得到的最大理论光交联度均在90%以上,而vis-NIR光照获得的最大理论光交联度仅为UV光的一半左右。表明仅通过增强vis-NIR光照强度的调节,将难以达到UV光照下的光二聚效率。
3. 讨论了N-正辛基马来酰亚胺(OM)在光交联型荧光聚合物胶束混合体系中的迁移及固定。以7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素(VBC)和蒽甲基丙烯酸甲酯(AM)为疏水性光交联单体,分别与2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)在DMF/H2O的混合溶液中,以AIBN为引发剂,自由基聚合法合成双亲性无规共聚物P(AMPS-co-VBC) (PAV)和P(AMPS-co-AM) (PAA)。两种聚合物均可直接溶于水中形成球状胶束。使用365 nm的紫外光直接照射胶束水溶液制备交联型的聚合物胶束PAV85%和PAA66%。以具有荧光淬灭效应的OM为小分子客体负载于PAV85%胶束中,研究OM在交联型的PAV和PAA混合胶束体系中的迁移与固定。结合荧光淬灭技术监测混合体系的荧光强度随时间的变化,来推断纳米载体释放小分子客体的迁移。并利用蒽侧基与马来酰亚胺的Diels-Alder反应,研究热致条件下OM由PAV85%迁移并被PAA66%胶束的捕获与固定。
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