两亲性超分子支化聚合物的制备及自组装行为研究

摘要

近年来,超分子化学(Supramolecular Chemistry)作为一门新兴学科,越来越受到科研工作者的关注。超分子化学不同与传统的共价键,它主要是研究分子间通过非共价键力的相互作用,进而使得分子聚集并形成聚集体的一门新兴学科。不同的分子通过分子间的相互作用力进行缔结,可以构筑具有功能性的超分子化合物体系。关于超分子化学的研究报道现在已经非常多,超分子化学作为目前的研究前沿,综合了化学,材料以及生物等学科。超分子聚合物(Supramolecular Polymer)是超分子化学在高分子领域中的一个分支,由于具有高度可逆的动态平衡特性,因此超分子聚合物在分子自组装领域得到了广泛科研工作者的关注。在超分子聚合物的多种构建方式之中,主客体包结络合作用占有非常重要地位,其中环糊精已经发展成为超分子化学中最重要的主体分子之一。整个分子具有奇特的截顶圆锥状腔体结构,其独特的疏水的内部空腔能够选择性包结络合多种有机、无机小分子,形成丰富的主客体复合物。近年来,基于环糊精主客体包结络合作用得到的有序聚集体引起广大科研工作者的极大兴趣。
　　本文在综述前人有关超分子化学自组装等工作的基础上,将超分子作用引入到支化型聚合物的构筑上,设计合成具有不同主客体分子的两亲性支化聚合物,利用主客体包结络合作用将疏水部分与亲水部分进行主客体复合组装,得到两亲性超分子支化聚合物,并且研究了超分子聚合物的自组装行为及其在生物方面的应用。此外,还进一步扩展了超支化聚合物的拓扑结构,设计合成了基于主客体包结络合作用的两亲性超分子超支化Megamer聚合物,并且研究了在水中的自组装及解组装行为。主要研究内容和结论概括如下:
　　1.基于POSS两亲性超分子的合成及其自组装行为:
　　通过1-金刚烷酰氯与单官能度氨丙基异丁基六面体倍半硅氧烷(POSS)的酰胺化反应合成了金刚烷修饰的六面体倍半硅氧烷(AD-POSS),和采用了β-环糊精(β-CD)与环氧氯丙烷开环反应合成了聚β-环糊精(P(β-CD)),并采用了甲苯-水界面方法实现了主客体分子识别,研究了它在甲苯-水体系中的自组装行为。通过SEM, TEM, AFM, DLS等表征手段发现AD-POSS与P(β-CD)通过主客体相互作用自组装得到厚壁的纳米中空球,进一步通过2D NOSEY、1H NMR和TGA等表征证明了金刚烷与环糊精的包结络合作用,并通过DLS证明了组装体具有很好的稳定性。利用这些纳米中空球的强烈团聚能力,采用旋涂技术使其聚集并进一步形成具有纳米孔洞的多孔膜,利用AFM、XPS和接触角等表征手段对多孔膜形貌进行了研究。制备得到的多孔膜用于细胞繁殖培养,体外细胞培养结果很好的证明了该膜很好的促进细胞吸附和繁殖。
　　2.基于偶氮苯-环糊精主客体作用的两亲性超支化Megamer聚合物的制备及其自组装行为的研究:
　　研究了基于基于偶氮苯-环糊精主客体作用的两亲性超支化Megamer聚合物的制备及其自组装行为。通过两亲性超支化多臂共聚物HBPO-star-PEO与偶氮苯甲酸的酯化反应得到了偶氮苯表面修饰的超支化聚醚(HBPO-star-PEO-Azo)。并且通过氧阴离子开环的方法,制备了以β-环糊精为核的超支化聚缩水甘油醚(β-CD-g-HPG)。利用偶氮苯与环糊精的主客体识别特性,通过在将两者溶于共溶剂DMF中,缓慢滴加水,得到HBPO-star-PEO-Azo/β-CD-g-HPG两亲性超支化 Megamer聚合物。进一步通过透析将DMF完全除去,可以最终得到两亲性超支化Megamer聚合物组装体。我们通过TEM,SEM和DLS对组装体的形貌进行了表征,并利用紫外光照射研究了超分子组装体的解组装的行为。

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目录

1第一章 绪论

1.1引言

1.2支化聚合物及大分子自组装

1.3超分子聚合物及超分子自组装

1.4本课题的研究目的、主要内容和意义

参考文献

2 第二章 基于POSS两亲性超分子的合成及其自组装行为

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

参考文献

3 第三章 基于偶氮苯-环糊精主客体作用的两亲性超支化Megamer聚合物的制备及其自组装行为的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

参考文献

第四章 全文总结

4 致 谢

5 攻读学位期间发表或投寄的学术论文