适应环境型多嵌段共聚物的合成、自组装应用研究

适应环境型多嵌段共聚物的合成、自组装应用研究

李昊

哈尔滨通达工业环保自动化有限公司哈尔滨150001

摘要：环境响应型共聚物对外界环境的刺激，如温度、值、离子强度、光、电磁场发生改变时，这类共聚物在亲疏水平衡以及整体结构上能发生显著的变化，使得它们适于在组织工程、药物传输体系、化学和生物传感器等领域中应用，从而引起了研究者们日益广泛的兴趣。本论文基于环境敏感水溶性高分子设计合成了一系列两亲性和全亲水性线性嵌段共聚物，重点研究了环境响应型共聚物的控制合成、组装体的构筑和结构调控，并考察了所制备聚合物胶束包埋抗癌药物阿霉素在模拟人体环境中的药物控释行为。具体来说，本论文的工作包括以下几个方面：结合原子转移自由基聚合、幵环聚合和点击化学技术合成了结构规整的温敏型聚乙二醇各聚异丙基丙烯酰胺各聚己内酯三嵌段共聚物，并对共聚物的结构进行了表征。

关键词：嵌段共聚物，点击化学，环境响应性，自组装，药物释放.

1.环境响应型嵌段共聚物的可控合成及其自组装

1.1.环境响应型嵌段共聚物的可控合成及其自组装的研究进展共聚物的合成方法简介“活性”可控自由基聚合与点击化学结合制备环境响应型嵌段共聚物及其自组装环境响应型嵌段共聚物载药胶束研究进展本学位论文选题指导思想

1.2环境响应型共聚物又称智能共聚物或刺激响应型共聚物，是一类在外界刺激下能产生非线性响应，自身的行为会发生相应变化的聚合物。作为一类特殊的两亲性聚合物，环境响应型嵌段聚合物由于其具有良好的水溶性和外界刺激响应性而成为研究热点之一，。当外界刺激因素如电场、磁场、离子强度、、温度等发生变化时，这类聚合物的自身性质如形状、相态、表面能、渗透速率或识别性能等会随之发生变化。刺激响应型嵌段共聚物组装而成的胶束在生物医学和化学反应领域有诸多应用，如用作药物缓释的输送载体、生物分离、催化剂或酶等生物大分子的保护载体、智能或仿生体系、生物传感器和生物分子诊断等领域，因此引起了人们的广泛关注。为了使刺激响应型聚合物适用于人体生理环境，目前针对智能材料，绝大多数研究集中在对温度和响应性材料的设计上，。作为两亲性嵌段聚合物的一个重要组成部分，由水溶性两嵌段或多嵌段构成的全亲水性嵌段聚合物，具有良好的水溶性和丰富的组装形态，现在人们逐渐认识到了其重要性。全亲水性嵌段聚合物的部分链段为水溶性以促进聚合物的溶解和分散，另一部分则可以通过调节温度、离子强度或值而转变成疏水性，进而转变成为典型的两亲性嵌段聚合物，赋予嵌段聚合物对环境敏感胶束化的行为特性。随着基因工程技术的提出以及人类基因计划的发展，生物学获得了跨越式发展，化学合成药物逐渐被生物技术药物所取代。同时，我们也可以选择叠氮或炔基为功能小分子，点击完成后在聚合物链末端引入功能基团。这种点击反应不仅仅能在两种均聚物之间进行，也可以在多嵌段聚合物之间完成，还可以根据需要在嵌段共聚物的侧链进行。因而，点击化学的出现拓宽了“活性”可控自由基聚合的研究范围。另外，利用功能性引发剂叠氮或炔基功能分子引发单体的聚合，制备结构规整的可点击反应的聚合物，随后该聚合物与炔基或叠氮基化合物点击反应生成遥爪聚合物。在“活性”可控自由基聚合技术中，可以说是最具有商业应用前景的聚合技术，因为它适用于宽范围的乙烦基单体以及各种实验条件环境。由于聚合的多功能性和点击化学的高效性，两者的特定组合是一个很有前途的策略。带有叠氮或炔基的链转移剂很容易被合成，然后引发各种单体获得中间产物，再与块基或叠氮基化合物点击合成各种遥爪聚合物或大分子链转移剂。另一方面，技术用于制备嵌段共聚物需要单体具有相似的反应活性，导致制备嵌段共聚物过程中部分单体不能同时使用，如醋酸乙稀醋仅仅在黄原酸酷存在下聚合，而甲基丙稀酸甲酷需要使用硫代苯甲酸酷作为链转移剂，点击化学的介入可以弥补的这个缺点。按照材料的响应方式不同，环境响应型聚合物可以分为温度敏感聚合物，敏感聚合物，光敏感聚合物，盐敏感聚合物等。

1.3本论文中，主要涉及到温度敏感聚合物、敏感聚合物和光敏感聚合物及其自组装，在这里分别进行介绍。温度敏感嵌段共聚物及其组装温度敏感嵌段共聚物是指在水溶液中，当溶液温度在一定范围内变化时，共聚物中某个嵌段从溶解到不溶的相转变过程这个相转变过程通常分为两种情况当溶液温度升高到某一温度时，共聚物嵌段之一从溶解状态转变成不溶解，这个温度点叫做最低临界溶解温度；当溶液温度升到某一温度时，共聚物嵌段之一从不溶解转变成溶解状态，这个温度点叫做设高临界溶解温度与相比，有的共聚物种类较多。比较常见的具有温敏性的聚合物如图所示：聚异丙越醜胺），聚乙猫丙稀酰胺）在生物、染料、医药及聚合物科学等领域得到广泛的应用。特别是利用这类化合物对外界光刺激近红外、紫外的快速光反应性能，合成“光响应型”智能聚合物，从而通过对光照强度、频率、时间及强度的选择，有效地调控其物理化学结构。对于香豆素聚合物研究，年由等人首次报道了通过对聚肉桂酸乙稀醋光二聚来合成光活性聚合物。苏州大学朱秀林教授课题组采用含叠氮的试剂聚合醋酸乙稀酯得到的产物和块基修饰的香豆素之间发生点击反应制备了突光性质的聚醋酸乙稀酯，并考察了其焚光性质。我们设计的环境响应型多嵌段共聚物具有更好的结构可控性和更多的自组装形态，其特有的溶液性质和自组装行为在药物释放、生物工程、化学催化等相关领域有着广泛的潜在应用价值。

2.结果与讨论

三嵌段共聚物各的制备与表征两亲性嵌段共聚物自组装成载药胶束不但能有效增溶憎水性药物，而且还具有增强抗稀释性以实现在血液循环中保持长时间稳定，此外还能降低药物的副作用，因此成为目前最有应用前景的载药体系之一。在临床应用中，胶束外层直接环境响应型多嵌段共聚物的合成、组装及应用研究与细胞接触，因而形成胶束外壳的亲水片段应具有较强的亲水性和生物相容性。尽管已幵发多种类型的亲水链段材料，聚乙二醇（因生物相容性好、无毒性、廉价、无免疫力以及能够避免人体内网状内皮纽织系统识别吸收而使其在血液循环中长效稳定等优势，这种传统的亲水性材料仍然是自前应用最为广泛的亲水链段材料。虽然胶束内核的憎水链段在胶束解离前不接触细胞，但从生物通应性和毒性考虑，能够作为疏水性内核的聚合物并不多。生物降解性和生物相界性好的无疑是用作疏水性聚合物的最佳选抒越于疏水链段的载药胶束和基因载体已有大量报道’，同时，很容品通过叠氮化钠开环在侧链引入叠氮基团，与含块基的功能化合物或聚介物进行点市成环反应，赋予嵌段聚合物更多的物理和化学性能。基于以上考虑，本工作结合、和点击化学合成了三嵌段共聚物各，图所示。图二嵌段共聚物各的合成路线图基于或大分子链转移剂的合成，通常采用或末端径基与梭基之间的酷化反应山于空位阻，这类反应速率缓慢，产率较低，产物需要纯化。因而，我们利用末端含经基的试剂直接开环聚合己内酯，合成了大分子链转移剂。然后，利用大分子链转移剂引发聚合，制备了两嵌段共聚物各。图分别为大分子链转移剂和两嵌段共聚物的红外谱图。从图中可以看到，处出现了的羰基伸缩振动吸收峰。聚合后，处出现新的吸收峰，归属于环氧基团的特征吸收峰。

参考文献

张彦峰温敏型两亲性三嵌段共聚物各的合成及其自组装行为研究

张彦峰双重刺激响应型两亲性四嵌段共聚物的合成及其自组装行为

张彦峰环境敏感全亲水性五嵌段共聚物的合成及其多重胶束化的研究

葛治仲含荧光基团三嵌段共聚物的合成、自组装及其药物控释研究

张彦峰响应性聚合物的超分子组装及功能材料制成

葛治仲环境响应性聚合物超分子裝体的构筑和结构调控及支化聚物的设计合成