论文部分内容阅读
刺激响应性聚合物(Stimuli-responsive polymer)是能够对外界环境的刺激做出响应，自身的物理结构或化学性质发生变化甚至突变的一类聚合物，这类聚合物体系可以识别并根据外界刺激的大小来改变聚合物分子结构，从而产生相应的响应性，又称为智能型聚合物或者环境敏感型聚合物。近年来，刺激响应性聚合物逐渐向双/多重刺激响应与生化刺激响应的方向发展。这些刺激响应性聚合物被广泛应用于生物医学领域，如药物输送载体、智能生物传感器、生物分离技术等。本论文基于双硒基团作为新型的氧化刺激响应源合成了不同类型的含有双硒基团的氧化刺激响应性聚合物，并对其在药物缓/控释载体及碳纳米管修饰上的应用进行了研究。 1含有双硒基团的刺激响应性聚合物应用于药物缓/控释载体 药物的缓/控制释放体系是利用天然或合成的高分子聚合物作为药物介质或者载体，将附载其上的药物按照一定的释药机理以一定的浓度和一定的速率释放到环境中的，从而达到充分发挥药物疗效和治疗疾病的目的。近年来，在治疗一些特定疾病如心脏病、哮喘病和癌症等时，需要药物在到达病变组织或器官时能够尽快的释放到病灶部位，降低耐药性并提高药物使用效率。采用刺激响应性聚合物作为药物缓/控释载体有望解决上述问题，即通过添加外界刺激使聚合物本身的物理结构或化学性质发生突变实现负载药物在到达病变部位时的快速和可控释放。 在众多应用的外界刺激中，氧化还原刺激引起了人们广泛的兴趣。因为在人体正常的生理过程中，氧化还原过程一直在持续;过去的十年里，人们研究最广泛的的氧化还原响应智能高分子主要为含硫高分子，很少将目光转移到含硒高分子上来。基于双硒基团的氧化还原响应性多处断裂两亲嵌段聚合物作为药物缓/控释载体的研究在2010年被首次报道，但是有关双硒基团的氧化还原响应性单处断裂两亲嵌段共聚物的研究未见报道。因此，本部分论文开展的主要工作有: (1)采用逐步耦合的方法合成了含有双硒基团的单处断裂两亲二嵌段聚合物(MPEG-IPDI-SeSe-IPDI-PPG)，考察了其在水溶液中的自组装行为;并对其在添加外界氧化刺激后的胶束形貌的转变以及负载罗丹明B(RB)的释放行为进行了研究。研究结果表明:MPEG-IPDI-SeSe-IPDI-PPG能够在水溶液中自组装成球形胶束。在添加外界氧化刺激后，双硒基团响应氧化刺激发生断裂，球形胶束逐渐解体之后慢慢粘结融合形成大复合胶束(LCMs)。作为RB的纳米缓/控释载体，随着MPEG-IPDI-SeSe-IPDI-PPG胶束形貌由球形胶束到大复合胶束的转变，负载的RB分子呈现出先快后慢的释放行为。 (2)采用逐步耦合的方法合成了含有双硒基团的单处断裂两亲三嵌段聚合物(SeSe-tri-ABP)，考察了其在水溶液中的自组装行为;并对其在添加外界氧化刺激后的胶束形貌的转变以及负载RB的释放行为进行了研究。研究结果表明:SeSe-tri-ABP能够在水溶液中自组装成大尺寸球形胶束1，胶束1粒径大小约80-100nm。在添加外界氧化刺激后，由于双硒基团响应氧化刺激发生断裂，大尺寸球形胶束1逐渐解体再次组装形成胶束粒径大小减半胶束数目加倍的小尺寸球形胶束2;并且，SeSe-tri-ABP胶束形貌的转变时间能够通过所加氧化剂的浓度大小来调节。作为RB的纳米缓/控释载体，随着SeSe-tri-ABP胶束形貌由大尺寸球形胶束1到小尺寸球形胶束2的转变，负载的RB分子呈现出先快后慢的释放行为;并且RB的释放行为能够通过外界添加氧化剂浓度的大小来调节。 2双重刺激响应性聚合物应用于SWNTs的修饰 目前，单壁碳纳米管(SWNTs)以其优异的力学性能、光学性能、电学性能以及热性能在生物医学上领域如生物传感器或生物分离技术等得到了广泛的关注。但由于SWNTs的管束之间的存在较强的范德华作用力，碳纳米管极其容易发生团聚现象，并且几乎不溶解于任何溶剂，所以，SWNTs在实际应用中需要解决在其结构不被破坏的情况下能够分散在周围溶液中尤其是在水溶液中。而采用刺激响应性聚合物对SWNTs进行非共价键修饰是解决上述问题的方法之一。本论文采用氧化/光双重刺激响应聚合物修饰SWNTs在改善其在水溶液中的分散性的同时赋予了SWNTs分散液氧化/光双重刺激响应性。主要工作如下: 采用逐步耦合的方法合成了含有双硒基团与偶氮苯基团的单处断裂两亲二嵌段聚合物(Azo-SeSe-ABP)，通过偶氮苯基团与β环糊精(β-CD)之间的主客体识别作用将Azo-SeSe-ABP修饰到β-CD/SWNTs表面上，考察了Azo-SeSe-ABP/β-CD/SWNTs在水溶液中的分散状态及其微观形态结构，并对分散液的氧化/光双重响应机理进行了探讨。研究结果如下:由于Azo-SeSe-ABP分子链柔性、亲水链段的亲水性以及Azo-SeSe-ABP胶束的增溶分散作用，Azo-SeSe-ABP/β-CD/SWNTs能够稳定的分散在水溶液中;由于Azo-SeSe-ABP中的偶氮苯基团与β-CD之间的可逆光控主客体识别作用，Azo-SeSe-ABP/β-CD/SWNTs分散液随着UV与Vis交替辐射能够可逆的调节分散液的光透过率，使其具有可逆光响应性。由于Azo-SeSe-ABP中的双硒基团的氧化响应断裂性，Azo-SeSe-ABP/β-CD/SWNTs分散液在添加外界氧化刺激后再次发生团聚，使其具有氧化响应性。