含偶氮吡啶基团的嵌段共聚物单个囊泡的光响应性质的研究

摘要

论文采用具有光响应性的偶氮苯聚合物作为疏水链段制备得到了光响应性两亲性嵌段共聚物。对该嵌段聚合物组装形成的单个囊泡的光响应性质开展研究。研究内容和取得的成果主要包括:
　　1.利用RAFT聚合方法合成了一系列嵌段聚合物PNIPAM-b-PAzPyn，其中疏水链段是含有不同长度间隔基的侧链型吡啶偶氮苯聚合物。在水/四氢呋喃混合溶剂中，组装得到微米尺度的球形囊泡。三种囊泡展现出了不同的形貌和光响应性质:PNIPAM-b-PAzPy0组装后即为“Janus”形貌的囊泡，并且无任何光响应性质;PNIPAM-b-PAzPy2组装后为均匀的囊泡，但在UV光照下偶氮基团会发生聚集，形成“Janus”形貌的囊泡，Vis光照下又会回复;PNIPAM-b-PAzPy6组装后同样为均匀的囊泡，但是UV-Vis光照下会有一个光致可逆伸缩膨胀的行为。通过UV-Vis吸收光谱以及拉曼光谱对上述各种光响应过程中的偶氮基团的光致顺反异构与囊泡形貌变化的关系进行了研究。
　　2.考虑交联效应对囊泡光致伸缩膨胀行为会造成影响，采用1，3-二溴丙烷与偶氮吡啶基团进行化学反应，将PNIPAM-b-PAzPy6囊泡的疏水壁进行交联。实验发现:随着交联度的增大，囊泡的光致膨胀程度是下降的。通过拉曼光谱对单个囊泡的膨胀过程实时跟踪可知，偶氮基团的光致异构是伸缩膨胀的一个起因，类似于“光扳手”的作用，而膨胀度与交联程度相关。
　　3.采用偏振光阱拉曼系统探测PNIPAM-bPAzPy6囊泡中的偶氮分子取向，获得了囊泡壁中偶氮分子的二维平面以及三维空间取向结构。通过偏振光诱使偶氮分子的取向发生变化，并采用偏振光阱拉曼原位跟踪了偶氮基团取向发生变化的过程。由于不同间隔基偶氮吡啶囊泡具有不同的光响应行为，采用偏振光阱拉曼系统对三种囊泡在光响应过程中的偶氮分子取向进行了探测。结果表明:囊泡的光响应过程以及相关组装形貌与偶氮基团的取向具有相关性。
　　4.采用微针吸入法对PNIPAM-bPAzPy6在DMF/H2O中组装的囊泡壁的弹性模量进行了初步测量，得到了结果为3.28×105N/m2,相比红细胞模量大了三个数量级，表明这种两嵌段共聚物组装得到的人工囊泡壁较天然细胞膜具有较大的模量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 嵌段共聚物的合成

1．3 嵌段共聚物的自组装

1．3．1 本体嵌段共聚物的自组装

1．3．2 嵌段聚合物在选择性溶剂中的自组装

1．3．3 囊泡的基本简介

1．3．4 环境刺激响应性囊泡

1．4 偶氮生色团的光响应性

1．4．1 偶氮的光致异构

1．4．2 偶氮的光致取向

1．4．3 偶氮聚合物囊泡的一些研究进展

1．5 光阱拉曼

1．5．1 光镊的基本原理

1．5．2 拉曼光谱的原理

1．6 本文研究内容

参考文献

第二章 三种不同间隔基囊泡的不同光响应性质的研究

2．1 研究背景

2．2 实验部分

2．2．1 材料与试剂

2．2．2 聚N-异丙基丙烯酰胺大分子链转移剂的合成

2．2．3 PNIPAM-b-PAzPy两嵌段共聚物的合成

2．2．4 PNIPAM-b-PAzPy自组装囊泡的制备

2．2．5 共聚焦显微镜染色囊泡的制备

2．2．6 仪器与设备

2．3 结果与讨论

2．3．1 嵌段聚合物PNIPAM-b-PAzPyn的合成与表征

2．3．2 PNIPAM-b-PAzPyn组装成囊泡光响应性质的不同

2．3．3 UV-Vis光谱对PNIPAM-b-PAzPyn的溶液以及组装体系的表征

2．3．4 光阱拉曼光谱对PNIPAM-b-PAzPyn组装囊泡的表征

2．4 本章小结

参考文献

第三章 PNIPAM-b-PAzPy6交联囊泡的可逆伸缩膨胀行为的实时探测

3．1 研究背景

3．1．1 PNIPAM-b-PAzPy6组装囊泡的光致伸缩膨胀

3．1．2 交联在自组装体系中的应用

3．2 实验部分

3．2．1 材料与试剂

3．2．2 DBP交联囊泡的制备

3．2．3 仪器与设备

3．2．4 交联囊泡交联度的计算

3．3 结果与讨论

3．3．1 交联囊泡的红外表征

3．3．2 不同交联度对囊泡伸缩膨胀的影响

3．3．3 实时的光阱拉曼光谱对偶氮分子光致异构的探测

3．4 本章小结

参考文献

第四章 通过偏振光阱拉曼对不同间隔基囊泡内偶氮分子取向的探测

4．1 研究背景

4．1．1 偏振拉曼光谱的简介

4．1．2 囊泡中的分子取向探测

4．2 实验部分

4．2．1 材料与试剂

4．2．2 仪器与设备

4．3 结果与讨论

4．3．1 PNIPAM-b-PAzPy6囊泡中的偶氮分子二维取向的探测

4．3．2 PNIPAM-b-PAzPy6囊泡中的偶氮分子三维取向的探测

4．3．3 PNIPAM-b-PAzPyn在组装前后聚集形态的变化

4．3．4 PNIPAM-b-PAzPyn囊泡中的偶氮分子取向结构的探测

4．4 本章小结

参考文献

第五章 微针吸入法用于囊泡弹性模量的测定

5．1 研究背景

5．2 微针吸入法理论模型

5．3 实验部分

5．3．1 材料与试剂

5．3．2 仪器与设备

5．4 结果与讨论

5．4．1 DMF／H2O体系中囊泡的弹性模量测量

5．4．1 光阱小球法对于THF组装囊泡的弹性模量测定的探索

6．5 本章小结

参考文献

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

致谢