单分子聚合物纳米材料的可控合成及生物应用

现代有机化学和高分子化学的发展为我们提供了多种高效可控的合成手段,例如点击化学、原子转移自由基聚合、可逆加成-断裂链转移聚合、开环易位聚合等.综合利用这些合成手段,不同拓扑结构的单分子聚合物纳米材料可以被高效可控地合成.本文主要介绍我们课题组近几年利用可控合成策略制备的几种不同类型的单分子聚合物纳米材料(包括环糊精聚轮烷、树枝状聚合物、多臂聚合物和聚合物分子刷)以及利用这些高分子纳米材料的高度可控性,对其结构与生物性能之间构效关系的探索.

分子模拟在纳米材料改性聚合物中的应用

介绍了近年来国内外分子模拟研究纳米改性聚合物材料的部分工作，主要包括纳米材料的结构模拟，力学性能的模拟，改性剂相互作用的模拟以及聚合物基纳米复合材料界面作用的模拟。

聚合物纳米材料研究进展Ⅰ.纳米聚合物

聚合物纳米材料包括纳米聚合物和聚合物 无机纳米复合材料。本文综述了纳米聚合物的研究进展 ,重点介绍了分子自组装 ,微乳液聚合 ,模板聚合 ,树枝状聚合物 ,超支化聚合物 ,机械粉碎 。

基于超支化聚合物制备单分子纳米胶囊及对其包裹客体能力的研究

采用十六酰氯将商品超支化聚甘油醇部分酯化,再将残留的羟基转化为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基,得到了两亲性超支化聚合物。通过1H NMR求得羟基的酯化度和所得两亲性超支化聚合物的数均分子量。此聚合物作为反相胶束型的单分子纳米胶囊,可用来包裹亲水性染料。用紫外光谱评价了纳米胶囊对染料的包裹能力。结果表明,与不含功能基的单分子纳米胶囊相比,带有少量丙烯酸酯基的纳米胶囊可以包裹更多的亲水性染料,且含丙烯酸酯基比含甲基丙烯酸酯基的纳米胶囊包裹效果更明显。

单分子光学探针揭示易混聚合物受限纳米区域的动力学

常规的系综研究方法显示在动力学不对称的易混聚合物中存在着受限区域,但是不能给出受限区域的分布、尺度及受限区域内的动力学分布特征等.单分子光学探针被用来探测苯乙烯高聚物与苯乙烯寡聚物形成的易混聚合物薄膜中的受限纳米区域的动力学.实验发现易混聚合物中存在转动和固定不动的两种动力学形式的单分子,指示着单分子分别耦合到苯乙烯高聚物和苯乙烯寡聚物的聚合物链片段上.转动单分子的分布揭示了易混聚合物薄膜受限区域的分布特征.受限区域的尺度被估计为其可能接近于单分子探针的尺度(约2 nm).受限纳米区域中单分子的转动关联时间的分布揭示了受限纳米区域中聚合物动力学的分布特征.实验发现在含有更高浓度的苯乙烯高聚物的混聚物薄膜中具有更快的动力学行为,从而在单分子水平上揭示了易混聚合物中的受限纳米区域的动力学.

利用单分子光学探针测量幂律分布的聚合物动力学

研究聚合物薄膜纳米尺度的动力学特性对于高性能材料的制备具有重要的意义.本文利用尼罗红单分子作为光学探针吸附在聚丙烯酸甲酯(PMA)聚合物链上,研究该聚合物薄膜的动力学特性.通过单分子散焦宽场荧光成像显微镜技术测量了单分子随PMA聚合物链转动弛豫的三维再取向特性,当环境温度高于PMA的玻璃点温度19 K时,发现处于PMA聚合物薄膜中的单分子光学探针的转动态和非转动态的持续时间概率密度服从指数截止的幂律分布.研究结果表明该温度下PMA聚合物薄膜的纳米环境动力学仍存在空间和时间异构性.

单步溶胀聚合法制备单分散分子印迹聚合物微球

用无皂乳液聚合法制得的微米级聚苯乙烯微球为种球,以N-甲基天门冬氨酸（NMA）为模板分子,通过单步溶胀聚合法在水相中制备了单分散分子印迹聚合物微球（MIPMs）。研究了影响种球溶胀的因素,并对MIPMs的结构进行了表征。实验表明,单步溶胀聚合法能够制得粒径2～3μm、单分散性好的MIPMs,且具有较好的特异吸附性能。Scatchard分析表明,MIPMs在识别NMA过程中存在两类结合位点,计算得到高亲和力的结合位点的离解常数KD1和最大表观结合常数Bmax1分别为0.223 mmol/L和2.12μmol/g,低亲和力的结合位点的离解常数KD2和最大表观结合常数Bmax2分别为5.34 mmol/L和36.42μmol/g。

单分散N-苯甲氧羰基-L-色氨酸表面分子印迹聚合物的手性拆分

采用多步溶胀与悬浮聚合联用的方法 ,以 2 乙烯基吡啶 (2 VP)为功能单体 ,二乙二醇二丙烯酸酯(DEGDA)为交联剂制备出N 苯甲氧羰基 L 色氨酸 (N Cbz L Trp)为模板的单分散分子印迹聚合物。高效液相色谱表征显示 ,制备的单分散分子印迹聚合物在很短的色谱柱中就能够实现对模板分子对映异构体的基线分离。以乙腈为流动相 ,进样量 1 0 0 0ng ,流速 0 .2 5mL/min ,柱温 30℃时 ,该印迹聚合物对N 苯甲氧羰基 LD

聚合物单分子力谱的研究进展

在单分子水平研究聚合物体系的分子内及分子间相互作用,对于揭示其结构-性能的关系,进而实现对相应功能的调控极为重要.基于原子力显微镜技术(AFM)的单分子力谱,由于其操作简单且适用面广,在单分子研究领域得到了广泛的应用.本文概括了该技术在生物高分子及合成高分子体系的研究进展.对于生物高分子体系,主要介绍了核酸(DNA/RNA)、蛋白质和多糖(淀粉)的单分子力谱研究及利用各自力学指纹谱对其它分子间的相互作用的研究.对于合成高分子体系,主要介绍了聚合物的一级结构与单链弹性的关系及溶剂和聚集态结构等对高分子单链力学性质的影响规律.

纳米材料的分子自组装合成述评

简要介绍了分子自组装技术的基本原理,概述了一些常见纳米材料的自组装合成方法,并例举了四种典型纳米材料(纳米管、多孔物质、自组装膜、有机/无机纳米复合体)合成化学的研究现状。通过与传统合成法的对比,指出自组装合成可以方便地实现结构和性能的预期调控,具有其它手段无可取代的优越性。

聚合物纳米复合材料研究进展

概述高分子纳米材料和有机高分子 /无机纳米粒子复合材料的制备方法及应用 .

激光高分子聚合物纳米制造技术及应用进展(特邀)

激光高分子聚合物纳米制造技术是当前国际精密制造领域研究的热点技术.基于双光子、多光子非线性效应以及光激发-光抑制机制,激光制造技术打破了光学衍射极限的限制,能够实现纳米精度的三维立体复杂结构的无掩模快速制造,有力地为相关领域的纳米结构制造需求提供了解决方案.本文简单回顾了激光高分子聚合物纳米制造技术的发展历程,详细阐述了激光技术实现纳米精度制造的原理及其相应的技术特点,介绍了其在微纳光学、光信息存储、仿生材料、生物医学诊疗等多个领域的新发展及应用情况,展望了激光高分子聚合物纳米制造技术未来面临的主要挑战.

N-苯甲氧羰基-L-色氨酸为模板的单分散分子印迹聚合物微粒的制备

采用两步溶胀与悬浮聚合联用方法 ,以 2 -乙烯基吡啶 ( 2 -VP)为功能单体 ,二乙二醇二丙烯酸酯( DEGDA)为交联剂 ,成功制备出以 N-苯甲氧羰基 -L-色氨酸 ( N-Cbz-L-Trp)为模板的单分散分子印迹聚合物 ,并用扫描电镜、氮气吸附、拉曼光谱、高效液相色谱、热失重分析等测试手段进行表征 .结果表明 ,分子印迹聚合物的平均粒径为 6.3 μm,多分散系数为 1 .0 3 .拉曼光谱显示聚合物反应完全 ,模板分子洗脱充分 .高效液相色谱表征显示 ,分子印迹聚合物在很短的色谱柱中即可实现对印迹分子对映异构体的基线分离 .

分子印迹和单分散聚合物微球的研究进展

阐述了分子印迹的概念,发展历史,印迹的原理以及分子印迹在分离、催化、传感器等方面的应用。在分子印迹聚合物的传统制备方法和存在的问题中引出分散聚合。简述了传统制备聚合物微球的一些方法特点和分散聚合法的优越性。最后讨论了用分散聚合制备分子印迹聚合物微球可能存在的一些困难。

聚合物材料分子层次上力学问题的研究

基于原子力显微技术的单分子力谱法和光钳法可用于研究聚合物材料分子层次上存在的力学问题.包括聚合物分子链的强度、弹性性质及外力作用下的构象转变、分子间相互作用、聚合物分子的界面吸附以及聚合物表面的纳米粘弹性和纳米摩擦学等问题。

基于超支化聚合物的单分子胶束的研究进展

近年来,单分子胶束/粒子(Unimolecular micelle:UIM)引起了人们的极大兴趣,这是由于通过对核和壳的化学设计,粒子的溶解性、生物相容性、刺激响应性、与基质的相互作用等都可得到改进,粒子还可以包裹多种客体。相对于自组装法而言,超支化聚合物法在合成UIM方面具有某些独有的特征,主要表现在:(1)UIM的尺寸主要由超支化聚合物决定,从而具有相当的可预见性;(2)可以大规模、高浓度合成UIM;(3)对聚合物的亲水性没有要求,可以利用的聚合物非常广泛,核-壳结构更为丰富;(4)产品可以以任何形式存在。本文在简要比较以自组装法和超支化聚合物法合成UIM的基础上,主要介绍了以超支化聚合物(特别是超支化聚甘油醚(PG))为支架合成各种核-壳聚合物及其应用。以长链小分子或聚合物改性的PG可以用作纳米胶囊,也可以作为纳米模板来合成各种无机粒子,而后者显示出量子限制效应和模板效应。特别地,一种全亲水壳交联的、刺激响应的粒子的合成显示了超支化聚合物法在合成复杂UIM方面的优势。总之,超支化聚合物法提供了巨大的核-壳结构分子设计空间,为合成功能集成粒子提供了更多机会。

一种共轭聚合物单分子发色团吸收和发射特性动态演变过程的实时测量

利用频域信息重构的散焦宽场成像测量了Poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo-2,1,3-thiadiazole](PFO-DBT)共轭聚合物单分子发色团的吸收与发射特性及其动态演变过程.通过调制用于激发共轭聚合物单分子的超短脉冲对的相对相位,对单分子荧光进行傅里叶变换的频域测量,跟踪发色团吸收偶极取向变化;通过测量散焦荧光成像光斑探测发色团发射偶极取向变化.研究发现, PFO-DBT共轭聚合物单分子发色团存在吸收和发射偶极取向均保持不变、其中之一变化以及两者同时变化三种情况.这种对共轭聚合物单分子发色团吸收和发射偶极取向演化过程的实时测量可用于分析共轭聚合物构象变化及其对能量转移过程的影响.

氯霉素单分散限进分子印迹聚合物的制备及其识别特性研究

以自制的单分散交联聚甲基丙烯酸环氧丙酯(P_(GMA/EDMA))为固相基质,氯霉素(CAP)为模板分子,采用表面原子转移自由基聚合技术(SI-ATRP)制备氯霉素单分散限进分子印迹聚合物(CAP-MRAM-MIPs)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重(TGA)、元素分析和接触角等方法对其表征,比表面积、孔体积和孔径的结果表明,与氯霉素单分散限进非印迹聚合物(CAP-MRAM-NIPs)相比,CAP-MRAM-MIPs具有更大的孔径和孔体积。CAP-MRAM-MIPs对牛血清白蛋白(BSA)的排阻能力为97.2%;对CAP的最大吸附量为56.7 mg/g,分配系数(K_d)为34.42 mL/g,印迹因子(α)为2.25。将CAP-MRAM-MIPs用于分离富集牛奶中的CAP,应用高效液相色谱(HPLC)检测,加标回收率为93.5%～102.6%。

单分子磁体聚合物凝胶的合成及其性质研究

以丁二酸酐(SA)修饰的聚氧乙烯(PEO)作为配体(PEO-SA),与经典的单分子磁体络合制备出有机凝胶。通过核磁共振(NMR)、超导量子干涉仪(SQUID)等测试结果来推测单分子磁体在聚合物凝胶中的存在形式,并对其相关性质进行了表征。结果表明,分子量为4 000的修饰聚乙二醇(PEO)与Mn_(12)以配位交联的形式,在异丙醇中形成4k-PEO-SA-Mn12有机凝胶。