论文部分内容阅读
偶氮苯除了具有光致异构化响应性能外,还具有特殊的还原响应性。偶氮苯的N=N键可在化学还原剂(如Na2S204,肼等)以及存在于生物结肠内特定的偶氮还原酶的作用下被还原打断。因此,偶氮苯高分子材料在刺激响应智能材料领域具有广泛的应用。在过去的十几年里,基于偶氮还原酶响应的偶氮苯生物材料引起人们的关注。聚合物凝胶是一类广泛使用的材料,响应性功能凝胶一直是研究的热点,尤其具有生物相容性的水凝胶备受关注。高分子荧光探针因其良好的性能在生物检测、生物成像及生物传感器等领域展现出重要的应用前景。四苯乙烯(tetraphenyl ethylene,TPE)是一种具有聚集诱导发光(aggregation induced emission,AIE)特性的典型荧光分子。偶氮苯与TPE在一定条件下会产生荧光能量共振转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)效应,致使荧光猝灭;而偶氮苯的N=N键一旦被打断,FRET效应就会消失,TPE的荧光又恢复。因而,在分子中引入偶氮苯和TPE基团可赋予高分子材料还原响应的荧光开-关性能。本文利用FRET效应和偶氮苯的还原性,设计并制备了新型的具有还原响应性的聚合物凝胶荧光探针。由于偶氮苯和TPE之间的FRET效应,凝胶是没有荧光的;但在还原剂(如Na2S204或偶氮还原酶)作用下,偶氮键(N=N)被打断,导致凝胶降解,同时TPE的荧光恢复并伴随降解逐渐增强。本论文的研究工作主要有以下几方面:(1)聚合物凝胶P(OEGMA-co-TPEMA)荧光探针的制备。分别合成亲水单体OEGMA、含有四苯基乙烯和缩酮保护的双醇结构的疏水单体TPEMA以及含有偶氮苯结构的二苯硼酸交联剂Azo-2BOH。采用可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合、一步法氨解/迈克尔加成反应和脱除缩酮保护基团得到侧链悬挂双醇羟基的两亲性无规共聚物P(OEGMA-co-TPEMA)。用核磁共振氢谱(1H NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等测试对所合成的单体、交联剂以及聚合物的结构进行了表征;用凝胶渗透色谱(GPC)测定了聚合物的分子量及分子量分布。最后,P(OEGMA-co-TPEMA)与交联剂Azo-2BOH通过硼酸酯交联反应,得到聚合物凝胶 P(OEGMA-co-TPEMA)。(2)通过扫描电子显微镜(SEM)、FT-IR表征了聚合物凝胶P(OEGMA-co-TPEMA)的表面形貌及结构。随后,研究了凝胶的流变行为和pH响应性。以不含偶氮苯的对苯二硼酸为交联剂制备的凝胶为对照组,通过紫外/可见和荧光光谱仪测试,证实了凝胶FRET效应及其还原响应荧光探针机理,并作出合理的解释;进一步考察了该凝胶在连二亚硫酸钠(Na2S204)作用下的凝胶降解和荧光开-关的还原响应行为。(3)聚合物水凝胶P(PEGMA-co-AAc)荧光探针的制备。合成了含四苯基乙烯和偶氮苯基团的双头丙烯酸酯交联剂TPE-2AzoMA;以聚乙二醇甲基丙烯酸酷(PEGMA)与丙烯酸(AAc)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂制备了交联无规共聚物P(PEGMA-co-AAc)。然后对交联共聚物进行索氏抽提,干燥和水中溶胀等处理,最终得到聚合物水凝胶P(PEGMA-co-AAc)。(4)聚合物水凝胶P(PEGMA-co-AAc)的性能研究。利用Na2S204模拟偶氮还原酶,在模拟的人体结肠环境(磷酸盐缓冲液PBS,pH=7.4;温度37℃)中对凝胶进行体外还原降解研究。通过荧光光分光光度计检测凝胶在Na2S204还原下,其荧光强度随着降解程度的变化。进一步研究了水凝胶对模拟药物牛血清白蛋白(BSA)的负载及体外释放。通过紫外-可见光谱仪跟踪检测模拟药物BSA的释放,同时通过荧光分光光度计检测溶液中的荧光变化。结果表明,该载药凝胶在还原剂作用下可以实现药物释放和溶液荧光同步增强,可以通过监测荧光强度的改变监测药物的释放情况。