功能聚合物囊泡的光化学合成

摘要

水相聚合诱导自组装（PISA）由于其操作简便以及环保等优点而受到广大研究人员的关注，但是传统PISA通常需要比较高的反应温度（通常在70℃）。在这么高的反应温度下很可能导致蛋白的变性以及大部分环境响应聚合物（如二氧化碳响应聚合物）在水中发生沉淀，因此对于合成生物相关以及环境响应聚合物纳米材料是不利的。为了解决这一问题，本论文将光引发聚合引入PISA体系中，构筑一种快速的功能聚合物囊泡的方法，即水相光引发PISA。使用该方法合成了不同形貌的聚合物纳米粒子，有机/无机杂化聚合物囊泡及CO2响应囊泡。本文主要工作如下：
　　（1）以三硫酯封端的聚乙二醇单甲醚（mPEG113-CEPA）作为大分子 RAFT试剂在水中进行甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）的RAFT分散聚合，在405nm的光照下合成不同形貌的聚合物纳米粒子。实验结果表明，单体能在15min内实现完全转化并且成核期在4.5min左右，通过凝胶渗透色谱（GPC）分析发现嵌段共聚物的分子量与单体转化率呈线性增长，所得的嵌段共聚物的分子量分布较低。然后改变单体浓度和设计聚合度制备出多种形貌的聚合物纳米粒子，如球形粒子，纤维，囊泡等，并绘制了详细的形貌相图。使用太阳光作为光源进行水相PISA与使用405nm的LED光源引发的水相PISA所得的结果类似。另外温度对水相光引发PISA的影响的研究表明较高的温度有利于高阶形貌的形成。
　　（2）使用mPEG113-CEPA作为大分子RAFT试剂在水相光引发PISA中加入二氧化硅溶胶以实现原位包埋纳米二氧化硅的杂化聚合物囊泡的合成。TEM测试证实二氧化硅粒子被包埋在聚合物囊泡之中，并且通过对照实验证明离心洗涤能除去游离的二氧化硅粒子。使用刷形大分子RAFT试剂（PPEGMA-CDPA）制备杂化囊泡，却只得到了纤维状形貌。为证明水相光引发PISA方法也能包埋生物物质，本论文合成原位包埋牛血清（BSA）的复合囊泡，活性测试表明BSA的活性并没有受到影响。
　　（3）使用三硫酯封端的聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯（PPEGMA9-CDPA）作为大分子RAFT试剂，以DMAEMA作为HPMA的共聚单体实现在室温下制备CO2响应聚合物纳米粒子。动力学实验表明聚合反应能在405nm可见光照射下10min内反应完全，GPC的结果证明DMAEMA的存在导致聚合物发生支化。少量的DMAEMA存在限制了高阶形貌的形成，而进一步增加DMAEMA的含量，由于氢键的作用而促进高阶形貌的形成。对囊泡的CO2响应性的研究发现，DMAEMA的存在对聚合物囊泡的的CO2响应解组装是至关重要的。最后，把BSA包埋在聚合物囊泡内部，并探讨了其CO2释放行为。

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 光引发聚合

1.3 聚合诱导自组装

1.4 本文主要研究内容

第二章 基于水相光引发分散聚合的聚合诱导自组装

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第三章 有机/无机杂化聚合物囊泡的合成

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 水相光引发PISA制备CO2响应聚合物囊泡

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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致谢