ATRP法合成含磺基甜菜碱的温敏型嵌段共聚物及其性能研究

摘要

本文的主要工作是利用α-溴异丁酰溴和聚乙二醇（MPEG）发生酯化反应制备出带有溴的大分子引发剂，通过原子转移自由基聚合（ATRP），在聚合体系中引入单体甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱（SBMA），得到了AB型嵌段共聚物MPEGm-b-PSBMAn，并以此作为大分子引发剂再次引发单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）得到ABC型三嵌段共聚物MPEGm-b-PSBMAn-b-PDMAEMAk，采用核磁氢谱（1H NMR）以及凝胶色谱（GPC）对聚合物进行表征，实验结果表明，嵌段聚合物的分子量分布较窄，其特点是能够合成出结构明确分子量可控的聚合物。并研究了双嵌段及三嵌段聚合物在不同链段长度下的环境响应性行为，包括 MPEGm-b-PSBMAn的温敏性行为研究和MPEGm-b-PSBMAn-b-PDMAEMAk的温敏性、pH响应性和CO2/N2回复行为研究，并对三嵌段聚合物MPEGm-b-PSBMAn-b-PDMAEMAk进行了抗非特异性蛋白吸附实验。主要内容包括以下三部分：
　　（1）选择α-溴异丁酰溴作为小分子引发剂引发单体单甲氧基聚乙二醇发生酯化反应，制备出带有端基溴的大分子引发剂MPEGm-Br，并与单体SBMA在CuBr/2,2-联吡啶催化体系中，以水和甲醇为混合溶剂进行原子转移自由基聚合，得到不同嵌段比例的AB型两亲性共聚物MPEGm-b-PSMBAn。聚合物的结构表征利用核磁共振氢谱和渗透凝胶色谱进行检测。
　　不同分子量的嵌段共聚物在水中溶解，配成不同浓度的聚合物溶液，利用紫外可见光谱仪（UV-Vis）观测溶液的透过率变化，随温度升高聚合物溶液逐渐澄清，相同温度条件下聚合物溶液的透过率随聚合物分子量及溶液浓度增加而减小。
　　紫外结果表明该双嵌段聚合物具有温敏性。
　　（2）将合成的MPEGm-b-PSBMAn-Br作为大分子引发剂，并引发单体DMAEMA在CuBr/Me6TREN催化体系中，以水和N,N二甲基甲酰胺（DMF）为混合溶剂进行原子转移自由基聚合，得到不同嵌段比例的 MPEGm-b-PSBMAn-b-PDMAEMAkABC型三嵌段共聚物，聚合物的结构表征利用核磁共振氢谱和渗透凝胶色谱进行检测。
　　该嵌段共聚物在不同pH值的缓冲溶液中溶解，配成不同pH值的聚合物溶液，利用紫外可见光谱仪观测溶液的透过率变化，结果表明在酸性pH=4.0和中性pH=6.8条件下，聚合物溶液随温度升高溶液逐渐澄清，在碱性 pH=9.2条件下，透过率先增加后减小，溶液出现一个最大透过率值。
　　将不同链段长度的三嵌段聚合物溶于 pH=9.2的缓冲溶液中，配成等浓度的聚合物溶液，通入饱和CO2，制备对比样品变温进行透过率和粒径的检测，并对聚合物溶液进行CO2/N2回复实验，利用紫外可见光谱仪观测溶液的透过率变化，动态光散射（DLS）检测聚合物溶液粒径变化。
　　紫外结果显示该聚合物具有温敏性和pH响应性，并具有一定的回复能力。粒径测试结果表明，通有CO2的聚合物粒径逐渐减小，未通有CO2的聚合物粒径出现一个最小值，这与紫外测试结果趋势相吻合。
　　（3）将MPEGm-b-PSBMAn-b-PDMAEMAk与3-氯丙基乙氧基硅烷功能化，涂于玻璃表面制备抗非特异性蛋白吸附功能表面，在牛血清蛋白培养液中震荡处理，进行对比实验，利用紫外可见光谱仪检测剩余培养液的吸光度，从而可得到聚合物表面对蛋白质的吸附量，扫描电镜观测功能表面的形貌。
　　通过吸光度和扫描电镜证明该聚合物具有抗非特异性蛋白吸附的性能。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 ATRP概述

1.2 环境响应型嵌段聚合物的概述

1.3 两性离子聚合物概述

1.4 抗非特异性蛋白吸附概述

1.5 课题研究的主要内容

第二章 MPEG-b-PSBMA的合成及表征

2.1 引言

2.2 实验原料与仪器

2.3 嵌段聚合物的制备

2.4 嵌段共聚物的结构表征

2.5 嵌段共聚物表征结果与讨论

2.6 嵌段共聚物的温敏性研究

2.7 温敏性研究结果与讨论

2.8 本章小节

第三章 MPEG-b-PSBMA-b-PDMAEMA的合成及环境响应性研究

3.1 引言

3.2 实验原料与仪器

3.3 嵌段聚合物的制备

3.4 MPEG-b-PSBMA-b-PDMAEMA的结构表征

3.5 表征结果与讨论

3.6 温敏性行为研究

3.7 温敏性研究结果与讨论

3.8 pH响应性研究

3.9 pH响应性研究结果与讨论

3.10 CO2/N2回复行为研究

3.11 CO2/N2回复行为研究结果与讨论

3.12 本章小节

第四章 MPEG-b-PSBMA-b-PDMAEMA的抗非特异性蛋白吸附性能测试

4.1 引言

4.2 实验原料与仪器

4.3 实验内容

4.4 抗非特异性蛋白吸附性能测试

4.5 结果与讨论

4.6 本章小节

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

附录