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POSS是一种纳米级分子内杂化结构,具有强度高、模量大、耐磨性好、抗氧化性强、生物相容性优异的特点,是一类应用广泛的材料;两性离子是一类存在于自然界生物体中的物质,分子链同时带相等数目正负电荷,这种特殊结构赋予其良好的生物相容性、抗非特异蛋白吸附能力、反聚电解质性、pH敏感性等,是近年来的研究热点。目前基于两性离子共聚物的研究中,与两性离子单体共聚的单体种类少、聚合物结构较为单一,且研究缺少对两性离子结构在体系自组装、环境响应性及作为药物控释载体对药物的包载及释放方面所起作用的探索。本文合成一种同时含POSS及两性离子结构的有机无机杂化双亲性嵌段共聚物,研究了其自组装、pH响应及对药物模型芘的包载及释放行为,以及产物的抗蛋白吸附性能,并着重探讨的两性离子结构所起的作用。具体研究内容如下: 1.新型嵌段共聚物PMAPOSS-b-P(DMAEMA-co-DMAPS-co-St)的合成。采用RAFT聚合制备了PMAPOSS-b-P(DMAEMA-co-St),再利用1,3丙磺酸内酯和DMAEMA上叔胺基的开环反应,引入两性离子结构单元DMAPS,成功制备了MAPOS S-b-P(DMAEMA-co-DMAPS-co-St)共聚物,避免了直接将MAPOSS与两性离子单体共聚反应溶剂难以选择的问题。采用1H-NMR、FT-IR对提纯后的产物结构进行表征。合成了不同亲水段长度、两性离子结构占不同比例的双亲性嵌段聚合物,用于后续研究。 2.PMAPOSS-b-P(DMAEMA-co-DMAPS-co-St)的自组装。用DLS、TEM对胶束自组装形貌进行了表征,研究了亲水嵌段长度及两性离子结构所占比例对自组装行为的影响。研究结果表明:相同亲水段长度,两性离子结构所占比例越大,粒径越小。 3.PMAPOSS-b-P(DMAEMA-co-DMAPS-co-St)胶束的pH响应性。由于DMAEMA段和DMAPS段均有pH响应性,因此本文通过DLS、UV-vis、TEM研究了引入两性离子前后胶束的pH响应性及其影响因素。研究表明:胶束粒径随pH升高而减小(pH3.0-pH7.5),当pH为9.0时,出现沉淀;相同pH下,两性离子结构所占比例越大,胶束粒径越小。我们将其归因于酸性条件下,DMAEMA质子化引起胶束壳层舒张,体积变大;而两性离子结构的存在使聚合物分子链间存在较强静电作用,胶束壳层更为紧密,不利于胶束体积的增大。 4.PMAPOSS-b-P(DMAEMA-co-DMAPS-co-St)胶束对荧光分子芘包覆及释放性能研究。由于得到的聚合物胶束具有pH敏感性,这在药物控释领域存在潜在应用,因此,利用荧光法,以荧光分子芘为药物模型,包覆于两性离子胶束中,调节溶液pH值,研究胶束对芘的包覆与释放行为。研究结果表明:在pH7.5时,包载了较多的荧光分子芘,且胶束荧光强度不随时间变化;pH6.0时,胶束荧光强度随时间延长,显著降低,即酸性条件下荧光分子芘会从胶束中被释放出来。结合前面的研究结果,认为,这是由于在pH从7.5变化到6.0时,胶束壳层疏松,包裹在疏水核中的芘更容易通过壳层扩散到水中被释放出来。相关研究还表明:初始包覆的芘随胶束尺寸增大而增多;两性离子结构所占比例越大,越不利于胶束尺寸变大,芘的释放量越少,达到释放平衡时的时间越长。这是由于两性离子结构是不利于胶束壳层变疏松的因素,因此,两性离子结构所占比例越大,越不利于芘的释放。 5.PMAPOSS-b-P(DMAEMA-co-DMAPS-co-St)胶束抗蛋白吸附性能研究。研究了各种胶束对胎牛血清(FBS)的吸附。DLS结果表明:两性离子结构占亲水段摩尔比50%时,体系具有抗蛋白吸附能力。抗蛋白吸附能力受DMAEMA和两性离子结构嵌段长度影响。两性离子结构所占比例越大,DMAEMA嵌段越短,胶束的抗蛋白吸附能力越好。