环境响应性聚合物在生物医药和纳米科技等领域有着多方面的应用价值,一直以来都是高分子科学研究的热点方向。外部环境的刺激信号分为物理因素与化学因素的刺激,包括pH值、温度,离子强度,光,电与磁场等。一般将不同响应性的基团通过各种聚合手段引入到高分子中从而得到对应的响应性聚合物,这种方法不仅可在外界刺激因素发生改变时对组装体的形态进行更为精确的控制,还可根据实际需求调整基团的种类和数量得到不同的响应性聚合物。本篇论文通过改变聚合物中的响应性基团的种类制备了四种结构新颖的环境响应性聚合物,详细研究了外界刺激条件对于聚合物组成和结构的影响。具体研究内容分为以下四个方面;1.光响应高分子聚合物水凝胶的合成:我们设计了一种可降解的聚乙二醇(PEG)水凝胶,通过外界紫外光的照射可实现该水凝胶的实时降解。通过调节紫外照射的时间就可以实时改变水凝胶的交联密度,与此同时,通过水凝胶降解而释放的荧光分子罗丹明110,可以方便地利用水凝胶荧光的变化来监测其交联密度的变化。基于这种设计,我们得到一种新型可控并具有实时监测功能的仿生水凝胶,这种水凝胶同时也具有良好的细胞相容性。这种新颖的智能水凝胶材料在研究细胞的命运操纵与机理有着理论和实际意义。2.光响应聚己内酯的合成:我们通过开环聚合合成了一种具有紫外响应性的新型聚己内酯。通过调节单体和引发剂的比例,合成了一系列具有不同分子量的聚合物。经过紫外线照射后,聚己内酯的分解程度也随着照射时间的不同呈现有规律的变化。我们利用多种物理手段表征了聚己内酯的分解,同时通过比较聚己内酯紫外吸收图谱与分子量的变化,研究了两者之间的线性关联,为高分子降解的研究提供了一个简便的工具。3.葡萄糖响应高分子膜用于电化学检测:我们以聚丙烯酰胺为原料,采用一步水热合成制备了一种新型N掺杂的碳量子点,这种碳量子点合成方法简单,具有良好的光学与电化学性质。由于氮掺杂碳材料结构的双原子侧吸附作用,这种N掺杂的碳量子点对于O2的还原有着良好的电催化作用。在此基础上,通过将其与壳聚糖交联来固定葡萄糖氧化酶,将这种具有葡萄糖响应的高分子膜修饰到了电极上,构建了一种简单灵敏的葡萄糖电化学传感器。4.力响应高分子用于葡萄糖的检测:我们首次利用力响应分子螺吡喃(SP)将超声检测方法引入到糖类物质的检测。首先合成了对于糖类有着良好响应性的双硼酸官能团SP分子,再将这种功能化后的SP分子同时与多糖和葡萄糖反应。当不存在葡萄糖时,这种双臂硼酸功能化的分子与多糖反应形成具有力响应性质的高分子链,在超声的作用下会发生颜色的改变;而当葡萄糖存在时,由于葡萄糖和多糖与硼酸基团会发生竞争反应,将阻碍力响应性高分子链的形成,这样就可以通过超声后溶液颜色的变化方便的检测葡萄糖的浓度。这种创新的检测手段简单快捷,相比于单纯的硼酸识别,通过超声手段可以大幅提高对于葡萄糖检测的灵敏度。