一种新型基于三联吡啶的多响应水溶性聚合物荧光探针的研究

摘要

研究新型多响应的嵌段聚合物具有十分重要的意义，特别是温敏与pH双响应的嵌段聚合物，由于其独特的性质，特别适用于开发为传感器、药物传输与释放、生物分离、组织工程、或智能功能材料等领域。另外，PEG作为一种温敏材料，因其生态环保、生物相容性而被广泛应用。随着近些年来响应性聚合物与小分子荧光探针的快速发展，将小分子荧光探针引入到这种聚合物上形成聚合物荧光探针，不仅可以减少小分子荧光探针的繁琐合成还可以通过响应性聚合物的特性进一步提高其灵敏度与适用范围，因此具有十分重要的意义。其中，三联吡啶因其对不同的金属离子有不同的响应性，常被开发为某些离子的荧光探针。然而，目前基于三联吡啶衍生物的聚合物荧光探针一般水溶性较差。
　　鉴于此，本论文设计合成了一种新型pH、温度双响应性聚合物，并通过调节响应性嵌段聚合物各嵌段的比例长度，与接枝三联吡啶的密度合成了一类水溶性与生物相容性较好、对锌离子有选择性、并且具有温敏、pH双响应的聚合物荧光探针，为环境和生命体中锌离子的检测提供了有力工具。具体分为如下几个部分展开:
　　首先，合成了一系列含有乙二醇单元的苯乙烯单体，并研究了不同长度的乙二醇单元与端基对此类聚合物的相变温度的影响，又进一步通过RAFT聚合摸索出一条新型pH、温度双响应的嵌段聚合物合成方法，并通过核磁、凝胶渗透色谱、紫外分光光度计、透射电镜、扫描电镜等对其分子结构、分子量分布、相变温度以及不同条件下微观形态大小变化等做了多方面研究。
　　其次，将三联吡啶以化学键的形式引入到具有pH、温度双响应的嵌段聚合物上。三联吡啶作为荧光信号基团，通过与水溶性聚合物相连，实现了在水相中对金属离子进行检测的目的。通过对不同金属离子测定，发现对水溶液中Zn2+的检测具有很好的选择性和灵敏度。常温下，其检测限为0.52μM，并且通过外加乙二胺四乙酸(EDTA)配体研究发现，该聚合物荧光体系可以实现对锌离子的可逆检测;随后继续研究了温度、pH对该聚合物荧光体系检测的影响，发现检测锌离子合适的pH范围为2-7。当升高温度至50℃时，其检出限可提高为0.1μM，因此可进一步开发为温度传感器。此外，通过动态光散射和透射电镜进一步研究了其荧光探针与锌离子作用时形态的变化，进一步说明了聚离子复合胶束的稳定性较一般胶束强，并且通过锌离子和三联吡啶的络合作用可以加固聚离子复合胶束的结构。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第一节 聚合物的可控聚合

第二节 嵌段聚合物的pH及温度响应方面的研究进展

1．2．1 温度响应性聚合物

1．2．2 pH响应性聚合物

1．2．3 响应性嵌段聚合物的自组装

第三节 响应性聚合物荧光探针方面研究进展

1．3．1 温度荧光探针

1．3．2 金属离子荧光探针

第四节 本论文的选题意义、设计思路和工作的创新点

1．4．1 选题意义

1．4．2 设计思路

1．4．3 工作创新点

参考文献

第二章 pH、温度双响应性嵌段聚合物的合成及表征

第一节 引言

第二节 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 仪器

2．2．3 单体M1、M2的合成

2．2．4 单体M3、M4的合成

2．2．5 链转移试剂CTA的合成

2．2．6 两亲性嵌段共聚物的合成

第三节 结果与讨论

2．3．1 聚合物的合成与表征

2．3．2 嵌段聚合物的温敏性与pH响应性

2．3．3 嵌段聚合物的光散射以及电镜研究

第四节 结论

参考文献

第三章 三联吡啶接枝聚合物的合成及荧光探针研究

第一节 引言

第二节 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 仪器

3．2．3 单体PM1，PM2，PM3，PM4与链转移试剂(CTA)的合成

3．2．4 三联吡啶的合成及溴代

3．2．5 嵌段聚合物PM1-b-P4VP、PM2-b-P4VP、PM3-b-P4VP的合成

3．2．6 接枝聚合物PM-b-P4VP-Tpy的合成

3．2．7 2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA)与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA300)的共聚合

3．2．8 嵌段聚合物PMEO2MA-co-OEGMA300-b-P4VP的合成

3．2．9 接枝聚合物PMEO2MA-co-OEGMA300-b-P4VP-Tpy的合成

3．2．10 对各种锌离子的荧光响应测试

第三节 结果与讨论

3．3．1 聚合物的合成与表征

3．3．2 聚合物的温度响应性研究

3．3．3 聚合物的荧光响应性研究

3．3．4 光散射研究

3．3．5 透射电镜研究

第四节 结论

参考文献

全文结论

致谢

个人简历