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同时含有亲水及憎水链段的两亲接枝共聚物由于其结构上的特点,在选择性溶剂、表面和本体结构中呈现出独特的性质,使其在生物材料、药物载体、分离膜、高分子表面活性剂、催化及纳米技术等领域具有重要的应用价值。因此,两亲接枝共聚物的制备及其应用研究已成为高分子科学、材料科学与技术领域的研究热点之一。本文对两亲接枝共聚物的制备及其胶束应用的研究进展、含氟两亲聚合物的研究进展、非病毒基因载体研究进展进行了系统综述。
用端基反应法对聚乙二醇单甲醚(MPEG)进行改性,在其末端引入对乙烯基苄基基团,以红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对改性产物进行了表征,成功合成了用以制备两亲接枝共聚物用的以乙烯基苄基封端的聚乙二醇大分子单体(SPEG)将SPEG大分子单体与甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)共聚,合成了一种新型含氟两亲接枝共聚物(PHFMA-g-PEG)。利用1H-NMR、19F-NMR、GPC对两亲接枝共聚物进行了表征。利用示差扫描量热法(DSC)、X-射线衍射(XRD)和偏光显微镜(POM)对含氟两亲接枝共聚物的结晶行为进行了研究。DSC和XRD结果表明,随着共聚物中含氟链段质量分数的增加,其结晶温度(Te)和结晶度(Xc)均降低,而结晶熔融温度(Tm)先减小后增加。POM研究发现,随着共聚物中含氟链段质量分数的增加,其结晶速度减慢,共聚物形成清晰球晶的能力减弱,当共聚物中含氟链段质量分数为57%时,含氟两亲接枝共聚物已不能形成清晰的球晶。表面张力法测定了含氟两亲接枝共聚物的临界胶束浓度,发现随着共聚物中含氟链段含量的增加,其临界胶束浓度降低。通过透射电镜(TEM)和激光光散射粒度仪(PCS)研究了共聚物在水溶液中的自组装行为,采用旋转流变仪研究了共聚物水溶液的流变特性。讨论了共聚物浓度和共聚物中含氟链段含量对其在水溶液中的自组装行为及体系流变特性的影响。结果表明,含氟两亲接枝共聚物在水溶液中能自组装成核壳形胶束,随着共聚物浓度增加,胶束会聚集形成更大的聚集体。胶束溶液呈剪切变稀特征,随共聚物浓度增加,粘度增大。相同浓度下,溶液的粘度以及溶液中胶束的粒径和多分散性都随共聚物中含氟链段含量的增加而增加。采用荧光光谱、透射电子显微镜(TEM)和激光光散射粒度仪(PCS)研究了PHFMA-g-PEG与牛血清蛋白(BSA)的相互作用。荧光光谱研究表明,由于含氟链段疏水力的作用,含氟两亲接枝共聚物能与牛血清蛋白发生相互作用使其荧光增强,随着含氟两亲接枝共聚物浓度和共聚物中含氟链段含量的增加,荧光增强幅度加大。透射电子显微镜和激光光散射粒度仪研究发现,当BSA加入到含氟两亲接枝共聚物的胶束溶液中后,所得聚集体的粒径和粒径分布变大;对不同浓度胶束溶液,所得聚集体胶束由规整的实心核壳结构变为蠕虫状、囊泡状以及中空状结构。说明该含氟两亲接枝共聚物与牛血清蛋白有明显的吸附装载作用,其在作为蛋白质和其它生物活性药物运输载体等方面有潜在的应用前景。
近年来,两亲聚合物作为非病毒基因载体的研究成为科研工作者研究的重点。在本实验中,我们将SPEG大分子单体与甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(MOTAC)通过自由基共聚接枝反应,制备了一种以P(HFMA-St-MOTAC)为主链,PEG为支链的阳离子型含氟两亲接枝共聚物(P(HFMA-St-MOTAC)-g-PEG),并用其作为新型非病毒基因载体的研究。利用1H-NMR、19F-NMR、GPC对共聚物的结构进行了表征。荧光探针法研究了阳离子型含氟两亲接枝共聚物的胶束化作用,发现随着共聚物中含氟链段含量的增加,其临界胶束浓度降低。该阳离子型含氟两亲接枝共聚物在水溶液中通过直接溶解法可以自组装成为球形胶束,通过浊度以及细胞毒性研究表明,该胶束具有很好的分散稳定性和较低的细胞毒性。荧光光谱和粘度测试分析了阳离子型含氟两亲接枝共聚物与小牛胸腺DNA(ctDNA)相互作用的驱动力以及作用方式,荧光光谱分析表明在P(HFMA-St-MOTAC)-g-PEG胶束/ctDNA体系中,静电作用、疏水力作用以及氢键作用三种作用方式都有存在,其中静电作用占主导地位;粘度测试发现该共聚物与ctDNA的结合方式以插入结合和静电结合方式为主。通过凝胶阻滞分析实验和紫外可见分光光度法研究了阳离子型含氟两亲接枝共聚物胶束对ctDNA的吸附能力,发现该胶束对ctDNA具有很强的吸附作用,并且随着共聚物中含氟链段或者阳离子链段含量的增加,其对DNA的吸附作用越明显。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、激光光散射粒度仪(PCS)和Zeta电位对P(HFMA-St-MOTAC)-g-PEG/ctDNA胶束聚集体的形貌、粒径以及表面电荷进行了详细的研究,结果表明共聚物胶束与ctDNA之间能自发地形成稳定的复合聚集体结构。我们的研究表明该阳离子型含氟两亲接枝共聚物在作为非病毒基因载体方面具有很好的应用前景。