含混雜接枝側(cè)鏈的刺激響應嵌段共聚物的合成及性能研究.pdf

1、在高分子科學領域中，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注。對高分子材料而言，精確的拓撲結(jié)構(gòu)和多樣化功能都十分重要，精密微結(jié)構(gòu)的引入可能會賦予聚合物材料新的物理化學性能，多種功能的集成預期會豐富材料的多目的性應用。在序列調(diào)控聚合物中，目前對于線型聚合物進行了廣泛研究，而對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)在關聯(lián)，有必要發(fā)展普適性強的合成方法，并探索它們的性

2、能和應用。苯乙烯-馬來酰亞胺屬于典型的交替共聚單體對，在等摩爾配比進行共聚時，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）機理進行交替共聚，在接枝聚合物的主鏈引入有序微結(jié)構(gòu)。同時，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，設計合成了一些刺激響應型梳狀-線型牙刷狀共聚物和線型-梳狀-線型三嵌段共聚物。它們分別具有不對稱和對稱的拓撲結(jié)構(gòu)，可望帶來一些獨特的性質(zhì)。在此基礎上，初步探索了它們的自組裝

3、行為、刺激響應性和藥物負載及釋放性能。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）進行N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）的RAFT聚合合成PNIPAM，再進行雙羥基馬來酰亞胺（MI(OH)2）和雙溴化苯乙烯（St(Br)2）的RAFT擴鏈共聚，得到嵌段共聚物PNSM。然后，分別進行丙烯酸叔丁酯（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，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。進行水相自組裝，并施加不同的刺激時，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，負載阿霉素（DOX）的聚集體的體外釋放動力學和累積釋放量發(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、更快的釋放動力學和更好的存放穩(wěn)定性，體現(xiàn)了非線型拓撲結(jié)構(gòu)在性能上帶來的某些優(yōu)勢。由于其較高的藥物負載率和多重刺激響應釋放性能，接枝共聚物聚集體在生物醫(yī)用納米載體上有一定的應用前景。
　?。?）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：設計合成了含縮醛的苯乙烯化聚乙二醇單甲醚（St-aPEG）。以含二硫鍵的對稱型鏈轉(zhuǎn)移劑S-CPDB進行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，進行NIPAM的擴鏈聚合，獲得了具有溫度、還原和pH響應的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。研究了負載DOX聚集體的的藥物釋放動力學，在24 h時的藥

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，再進行甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DMA）的擴鏈反應，合成了PDMA-b-PSM-b-PDMA。最后，分別和芐溴、3-溴丙醇和3-溴丙酸等進行季銨化反應，高效合成了三種含季銨化嵌段共聚物。1H NMR和GPC-MALLS測試結(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組成對聚合物溶液相變行為的影響。對季銨化混雜接枝嵌段共聚物及其前驅(qū)體進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、復合膠束和囊泡等形貌。
　　綜上所述，本研究將斷裂鍵和響應性鏈段融入分子設計，結(jié)合控制聚合與后修飾反應，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