含混雜接枝側(cè)鏈的刺激響應(yīng)嵌段共聚物的合成及性能研究.pdf

1、在高分子科學(xué)領(lǐng)域中，接枝聚合物及其衍生物的合成及性能研究引起了研究者們的廣泛關(guān)注。對(duì)高分子材料而言，精確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多樣化功能都十分重要，精密微結(jié)構(gòu)的引入可能會(huì)賦予聚合物材料新的物理化學(xué)性能，多種功能的集成預(yù)期會(huì)豐富材料的多目的性應(yīng)用。在序列調(diào)控聚合物中，目前對(duì)于線型聚合物進(jìn)行了廣泛研究，而對(duì)于非線型接枝聚合物缺少系統(tǒng)性的研究。為了深入探索結(jié)構(gòu)規(guī)整接枝聚合物及其衍生物結(jié)構(gòu)-性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，有必要發(fā)展普適性強(qiáng)的合成方法，并探索它們的性

2、能和應(yīng)用。苯乙烯-馬來酰亞胺屬于典型的交替共聚單體對(duì)，在等摩爾配比進(jìn)行共聚時(shí)，它們傾向于形成交替共聚物。本研究采用控制聚合方法，以可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）機(jī)理進(jìn)行交替共聚，在接枝聚合物的主鏈引入有序微結(jié)構(gòu)。同時(shí)，結(jié)合含交替?zhèn)孺溄又簿畚锖途€型聚合物的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)合成了一些刺激響應(yīng)型梳狀-線型牙刷狀共聚物和線型-梳狀-線型三嵌段共聚物。它們分別具有不對(duì)稱和對(duì)稱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可望帶來一些獨(dú)特的性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，初步探索了它們的自組裝

3、行為、刺激響應(yīng)性和藥物負(fù)載及釋放性能。主要內(nèi)容如下：
　?。?）含線型和兩種V型接枝鏈段的牙刷狀三元共聚物的合成及性能研究：先采用二硫代苯甲酸2-(2-氰基)丙酯（CPDB）進(jìn)行N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）的RAFT聚合合成PNIPAM，再進(jìn)行雙羥基馬來酰亞胺（MI(OH)2）和雙溴化苯乙烯（St(Br)2）的RAFT擴(kuò)鏈共聚，得到嵌段共聚物PNSM。然后，分別進(jìn)行丙烯酸叔丁酯（tBA）的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）和己內(nèi)酯

4、（CL）的開環(huán)聚合（ROP），并結(jié)合PtBA鏈段的水解反應(yīng)，成功合成了PNIPAM(PAA)2m(PCL)2m牙刷狀共聚物。1H NMR和GPC-MALLS結(jié)果表明，各種聚合物的分子量可控，分子量分布指數(shù)（PDI）在1.14-1.35之間。進(jìn)行水相自組裝，并施加不同的刺激時(shí)，共聚物可以形成球形膠束、海參狀膠束和囊泡等形貌。在溫度、pH和添加劑（β-CD和GSH）的存在下，負(fù)載阿霉素（DOX）的聚集體的體外釋放動(dòng)力學(xué)和累積釋放量發(fā)生顯著變

5、化。同線型類似物體系相比，接枝共聚物聚集體具有更高的藥物包封率、更快的釋放動(dòng)力學(xué)和更好的存放穩(wěn)定性，體現(xiàn)了非線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在性能上帶來的某些優(yōu)勢(shì)。由于其較高的藥物負(fù)載率和多重刺激響應(yīng)釋放性能，接枝共聚物聚集體在生物醫(yī)用納米載體上有一定的應(yīng)用前景。
　　（2）酸和還原斷裂型梳狀-線型三嵌段共聚物的合成及性能研究：設(shè)計(jì)合成了含縮醛的苯乙烯化聚乙二醇單甲醚（St-aPEG）。以含二硫鍵的對(duì)稱型鏈轉(zhuǎn)移劑S-CPDB進(jìn)行St-aPEG和馬來酰

6、亞胺化聚己內(nèi)酯（MI-PCL）的RAFT共聚合，得到含有兩種接枝側(cè)鏈的梳狀共聚物sPaSM。然后，進(jìn)行NIPAM的擴(kuò)鏈聚合，獲得了具有溫度、還原和pH響應(yīng)的PNIPAM-b-sPaSM-b-PNIPAM三嵌段共聚物。所合成的聚合物及其前驅(qū)體分子量可控，PDI不超過1.35。通過水相自組裝，共聚物可以形成尺寸大小較為均勻的膠束和囊泡，其DLS曲線呈單峰分布，且具有很好的存放穩(wěn)定性。研究了負(fù)載DOX聚集體的的藥物釋放動(dòng)力學(xué)，在24 h時(shí)的藥

7、物累積釋放量分別為：49.6％（37℃，pH5.3+DTT）、44.8%（37℃，pH5.3）、42.2%（37℃，DTT）、36.8%（37℃，pH7.4）和24.3%（25℃，pH7.4）。施加外界刺激能夠?qū)е戮奂w中化學(xué)鍵的斷裂和親疏水作用的變化，從而有效調(diào)控藥物釋放過程。
　?。?）還原斷裂型梳狀-線型三嵌段共聚物的合成、季銨化后修飾及性能研究：以 S-CPDB為鏈轉(zhuǎn)移劑，先進(jìn)行苯乙烯化聚乙二醇單甲醚（St-PEG）和 M

8、I-PCL的RAFT共聚合，再進(jìn)行甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DMA）的擴(kuò)鏈反應(yīng)，合成了PDMA-b-PSM-b-PDMA。最后，分別和芐溴、3-溴丙醇和3-溴丙酸等進(jìn)行季銨化反應(yīng)，高效合成了三種含季銨化嵌段共聚物。1H NMR和GPC-MALLS測(cè)試結(jié)果表明，所合成的聚合物分子量可控，PDI在1.22-1.28之間。探究了分子量和化學(xué)組成對(duì)聚合物溶液相變行為的影響。對(duì)季銨化混雜接枝嵌段共聚物及其前驅(qū)體進(jìn)行還原或者施加還原刺激，發(fā)現(xiàn)還原樣品的

9、相變溫度有所降低，降幅在3.5-14.8℃之間，且還原后的溶液都呈現(xiàn) LCST行為。季銨化后，聚合物溶液的相變行為可能會(huì)從LCST轉(zhuǎn)變?yōu)閁CST。通過水相自組裝，含PDMA鏈段的嵌段共聚物能形成膠束、復(fù)合膠束和囊泡等形貌。
　　綜上所述，本研究將斷裂鍵和響應(yīng)性鏈段融入分子設(shè)計(jì)，結(jié)合控制聚合與后修飾反應(yīng)，合成了兩類結(jié)構(gòu)精致的梳狀-線型嵌段共聚物，并通過自組裝構(gòu)建了多重刺激響應(yīng)體系。在單一、雙重或多重刺激作用下，聚集體形貌和藥物釋放動(dòng)