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两亲均聚物结构单元以共价键相连,不但能自组装形成形貌各异的聚集体,而且聚集体具有较好的热力学稳定性,因此在物质分离、传感器、纳米反应器及胶囊可控缓释等领域具有良好的应用前景,在近些年受到广泛关注与研究,然而对于含Gemini表面活性结构单元的两亲均聚物的研究还鲜见报导。本论文研究的Gemini化两亲大分子结构单元中同时包含两个疏水基团,产生的协同疏水效应有利于分子间聚集;另一方面,两个同号电荷也提高了结构单元的电荷密度,增强了大分子间的静电斥力。这两种作用使Gemini化两亲大分子在不同溶剂介质中显示出独特的聚集行为。本论文采用表面张力、电导、稳态荧光、激光光散射、核磁、透射电镜等实验手段表征分析了Gemini化两亲大分子在水及乙醇-水介质中的聚集行为,并研究了其对氨苄抗性大肠杆菌的抗菌活性和溶血性。 (1)合成出Gemini化两亲大分子聚1,3-双(N,N,N-二甲基辛烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(PAGC8)及对应单链两亲大分子聚丙烯酰氧乙基-N,N,N-二甲基辛烷基溴化铵(PASC8),并研究其在水中的表面活性和聚集行为。当浓度低于10-3 g/L时,PAGC8的表面活性比PASC8高,但随着浓度的升高,PAGC8溶液的表面张力值及临界聚集浓度均高于PASC8。浓度较低时,PAGC8在水溶液中形成结构松散的、直径在500-1000nm的球形聚集体,随着浓度的升高,球形聚集体转变为由直径大约60 nm的球形胶束通过主链连接而成的网状结构聚集体,继续增加浓度,网状聚集体更加致密。而对于PASC8,在观察的浓度范围内,聚集体形貌受浓度影响很小,均形成由球形胶束连接而成的网状聚集体。 (2) PAGC8在乙醇-水混合溶剂中的聚集行为具有环境响应性。随着乙醇的加入,聚集体形貌由在水中的胶束转变为囊泡,并且囊泡的壁厚和尺寸能够根据乙醇和水的比例及PAGC8的浓度进行调节。当V乙醇∶V水≥1时,PAGC8在混合溶剂中能够形成囊泡,且随着乙醇比例的增大,囊泡壁厚增加;随着溶液浓度增大,囊泡尺寸增加。然而,PASC8对环境的依赖性小,在乙醇-水混合溶剂中,PASC8均形成网状结构聚集体。在水相介质中,网状聚集体由直径约为20 nm的不规则球形胶束连接而成,随着乙醇的加入,球形胶束直径略有减小。AGC8在水中和乙醇中都只能形成球形胶束,在水中形成的胶束尺寸比在乙醇中稍大。因此可以认为,在乙醇中,PAGC8的主链对囊泡形成起到重要作用。 (3)合成出Gemini化两亲大分子聚1,3-双(N,N,N-二甲基苄基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(PAGBn)和对应单链两亲大分子聚丙烯酰氧乙基-N,N,N-二甲基苄基溴化铵(PASBn)。研究了这四种大分子PAGC8、PASC8、PAGBn、PASBn和对应的可聚合单体的抗菌活性和溶血性。结果发现,大分子的抗菌活性均远远高于相应单体;PAGC8、PAGBn的抗菌活性分别明显高于对应的单链大分子PASC8和PASBn;疏水链为辛烷基的大分子PAGC8、PASC8的抗菌活性和溶血性均高于疏水链为苄基的大分子PAGBn、PASBn。 (4)观察大肠杆菌作用前后的形貌发现,作用前,大肠杆菌细胞膜轮廓清晰,外表平整光滑,内部均匀;作用后,细胞膜已被严重破坏。用卵磷脂模拟细胞膜包埋钙黄绿素,和样品大分子相互作用,根据钙黄绿素荧光强度在作用前后的变化计算其流失率,证明这四种大分子与细菌细胞膜的脂质体发生了相互作用,推测出样品是通过破坏细胞膜,从而抑制细菌生长繁殖。