巯基烯点击化学反应制备环境响应性聚合物化学工程专业毕业论文pdf.docx

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万方数据

巯基烯点击化学反应制备环境响应性聚合物

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图2．5不同比例的Pla和对应的mPEG．b．P1．b．mPEG的GPC曲线

2．4．2胶束自组装禾aIIN界胶束浓度的测定

两亲性聚合物可以在选择性溶剂中自组装形成聚合物胶束或者囊泡等组装体。

本课题所合成的两亲性三嵌段聚合物mPEG．b．p1．b．mPEG，其中，可溶于水的聚乙二醇（mPEG）链段作为胶束的亲水壳用来稳定纳米胶束颗粒，而Pla链段形成了疏水的胶束核用来包裹疏水性材料尼罗红。

如图2．3所示，我们通过溶剂交换法（透析）制备了mPEG．b．p1．b-mPEG聚合物胶束，并对它们的白组装以及其对模拟药物（尼罗红）的包裹及释放过程进行了比较深入的研究。

临界胶束浓度是指两亲性嵌段聚合物分子在溶剂中开始发生白组装形成聚

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合物胶束的最低浓度，简称CMC。

临界胶束浓度（CMC）可以通过样品浓度和尼罗红的荧光强度的函数关系计算出来。

因为尼罗红作为模拟药物的一种物质，它是疏水性染料，所以它在水中的溶解性很差，荧光发射强度很低，而当尼罗红包裹在疏水的胶束核中时，其荧光发射就会变得强烈，正是尼罗红具有这一特性，所以常被用做模拟疏水性药物被包裹在聚合物胶束中。

从图2．6a中可以看出，当胶束浓度低于0．005·ing／mL时，荧光强度基本保持不变，这说明此时的聚合物浓度低于聚合物的临界胶束浓度，没有形成聚合物胶束因而无法包裹尼罗红，但是当胶束浓度超过0．005mg／mL，荧光强度则快速增加，这表明聚合物溶液浓度达到了聚合物的临界胶束浓度，尼罗红被包裹在了胶束的疏水区域也就是Pla壳内。

在图2．6b中，两条直线的交点所对应的胶束浓度就是两亲性三嵌段共聚物mPEG—b．p1．b—mPEG的临界胶束浓度。

可以从图2．6b中看出，胶束的临界胶

束浓度比较低，为0．032mg／mL，同时这也说明，合成的两亲性三嵌段聚合物的

疏水链段比较长，所以它拥有一个比较低的临界胶束浓度。

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图2．6使用尼罗红做荧光探针时，不同浓度的mPEG—b—p1-b-mPEG胶束的荧光发射谱Ill（a），mPEG．b-P1·-mPEG胶束浓度的log值对最大荧光发射强度的函数图（b）

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图2．7DLS测定的mPEG-b-pl-b-mPEG胶束（0．2mg／mL）ft．cJ粒径在不加DTT以及随加入DTT

时间㈣长短的变化

采用TEM和DLS对两亲性三嵌段共聚物mPEG-b．pl-b．mPEG胶束的形貌以及平均粒径进行了研究。

在图2．7中可以看出在没有加入还原剂DTT（D，L一二硫酸糖醇）的条件下，胶束的平均水力学粒径是在66．54nm，胶束的分散指数为O．216，表明胶束具有一个窄小的粒径分布，而在加入DTT2h之后，胶束的平

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均粒径降低到了31．07nm，而随着加入DTT时问的增加，可以看出胶束的平均粒径进一步的变小，直到24h之后，胶束的平均粒径减少到了21．54nm，这说明两亲性三嵌段共聚物mPEG．b．p1．b—mPEG胶束在还原剂DTT存在的条件下，聚合物中所含有的二硫键S．S产生了断裂，导致胶束破裂，从而使胶束的平均粒径减小，同时也证明了两亲性三嵌段共聚物mPEG．b．p1．b—mPEG胶束具有还原

响应性。

在图2．8中，通过两种在100nm和200nm这两种不同尺寸下的透射电

镜照射拍照，TEM证实了mPEG—b—p1．b．mpEG胶束的平均粒径为50nm左右的球形。

从TEM中分析出的胶束的平均粒径只有50nm，其小于DLS所测定的66．54nm，这是因为，在用TEM测定胶束平均粒径时，胶束溶液进行了干燥，胶束外壳PEG在干燥时失水发生收缩，所以导致胶束的平均粒径略小于在水溶液中。

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图2．8TEM测定的mPEG．b．p1．b．mPEG胶束（0．2mg／mL）的形貌和粒径分布

2．4．3胶束的还原响应性释放

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图2．9在10mMDTT存在下，mPEGbplb-mPEG胶束中的尼罗红的荧光强度随DTT加入

时间的变化（a）。

在含有和不含有DTT的条件下，尼罗红在浓度为0．2mg／mL胶束水溶液中的还原触发释放测试（b）

两亲性三嵌段共聚物mPEG-bplbmPEG胶束中的疏水段Pla部分可以在

还原剂DTT（D，L．二硫苏糖醇）存在的条件下被还原从而发生断裂，进一步导致

胶束的破裂使得被包裹的尼罗红被释放出。

通过使用1HNMR他们检测到了两亲

性三嵌段共聚物mPEGbplb．mPEG在还原剂DTT（D，L．二硫苏糖醇）存在的

条件下被降解了，双硫键S．S发生了断裂，尼罗红被释放在水环境中导致荧光强度的降低。

在本次测试中，通过使用疏水性材料尼罗红模拟药物做荧光探针，利用荧光光谱监测到了mPEG-b．p1．b．mPEG胶束的解胶束的过程。

如图2．9所示，

包裹了尼罗红的胶束（0．2mg／mL）的荧光强度在DTT存在的条件下快速的减小，在12h之后，荧光强度减少了40％左右，这也说明，大约只有60％的尼罗红还被包裹在胶束溶液中，而经过48h之后，大约有80％的尼罗红被释放到了水溶液中，荧光强度保持在20％，之后荧光强度并没有持续的减少，这可能是因为，发生了断裂的胶束的疏水链段，还存在小的聚合物链段包裹了少部分的尼罗红，

使得尼罗红的荧光强度还是保持在20％左右。

在图2．9a中可以看出，荧光强度

随着时间的推移变得越来越弱，最终在经过48h之后，荧光强度维持在20％左

右，而在图2．9b中，在没有加入10mMDTT的mPEG-bplbmPEG胶束（0．2

mg／mL）溶液中，经过48h之后，荧光强度只减少了10％左右，这说明只有少量

的尼罗红被释放出来，这个结果可以证明，两亲性三嵌段共聚物

mPEG-bplbmPEG胶束可以被还原触发释放，并且释放的效果良好。

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2．5本章小结

本章中，我们探索合成了一种具有还原响应性的两亲性三嵌段共聚物。

这个共聚物的亲水段是由mPEG组成，聚合物的疏水段是由带有双硫键（还原基团）的Pla组成。

我们首先利用胱胺二盐酸盐与氯甲酸烯丙酯合成了两端基为双键的单体M1，之后通过单体M1与M2（1,6．己二硫醇）在光敏剂DMPA（安息香二甲醚）的催化和紫外（365nm）光照下的迈克尔．硫醇点击加成反应，通过控制M1与M2之间的投料比（M1>M2），连续点击加成合成了三种不同比例的两端基为双键的疏水性聚合物Pla，又利用亲水性聚合物聚乙二醇单甲醚mPEG（Mn=1．9kDa与巯基乙醇之间的酯化反应合成了以巯基．SH为末端的亲水性聚合物mPEG-SH（Plb），最后在紫外光照的条件下，将两端基为双键的Pla与末

端为巯基的mPEG．SH通过点击加成反应最终合成了具有还原响应的两亲性三嵌

段共聚物mPEG．b．p1．b—mPEG。

同时，我们对mPEG-bplbmPEG的结构、自组

装以及还原触发反应做了比较全面的研究。

研究表明，mPEG．b．p1．b．mPEG在水中自组装形成的球形胶束的平均粒径为66．54nm，临界胶束浓度为O．032mg／mL。

在DTT（D，L．二硫酸糖醇）存在的条件下，荧光光谱显示，被包裹在胶束中的尼

罗红可以被释放出来，且在48h之后，释放率能够到达80％。

所以这种具有还

原响应的聚合物胶束有希望可以有效的运输和释放疏水性抗癌药物。

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第3章通过硫内酯开环点击加成反应合成具有pH响应性的聚合物

3．1引言

随着时代的进步，工业生产水平的提高，人们对生活的追求不再是日常的温饱问题，在满足日常的生活所需之余，开始追求工业生产和生活的智能化。

而环境响应性材料的研发，也就日益受到人们的重视，而pH响应性材料是研究最为广泛的一类环境响应性高分子材料。

具有pH响应性高分子材料的主链上一般都含有对pH敏感的基团（如羧基、胺基、吡啶基等），当pH值达到其临界值时，高分子链段会发生可逆的构象转变（某些条件下会发生相转变）[96,97】。

研究者们提出了两种不同的对pH刺激敏感的聚合物：

（1）具有不带电荷的基本核单元（如胺）的聚合物，这类聚合物在较高的pH值的条件下是亲油的，但能够在低的pH值条件下质子化变成亲水基团，如PDEA（聚二甲胺乙基甲基丙烯酸酯）、

PAH（聚烯丙基胺盐酸盐）、PVPy（聚乙烯基吡啶）；

（2）具有带电荷的酸性核单元（如羧酸）的聚合物，它们在pH值较低的情况下而质子化，但是在较高的pH值条件下变为负电荷性，如PAA（聚丙烯酸）、PMAA（聚甲基丙烯酸）。

而第一类聚合物可以用于溶酶体内或者肿瘤内的药物释放，而第二类聚合物可以用于小肠部位的释放。

本章中所合成的聚合物P2和聚合物P3都是属于第一种情况，

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