大分子自组装特性计算机模拟的研究

包括表面活性剂在内的大分子在溶液中可以形成聚集体的特性 ,使其在工业和生活领域得到广泛的应用。研究其自组装特性对生命体内两亲大分子的聚集行为以及生物矿化和仿生合成的研究均具有重要意义。本文分别从分子热力学和分子动力学的角度 ,对以表面活性剂为主的大分子自组装特性计算机模拟的研究进展进行了综述 ,分析并展望了对大分子溶液体系理论模拟研究的发展前景。

大分子自组装新途径的研究进展

综述了近几年关于大分子自组装途径的研究进展,根据胶束化驱动力的不同,按氢键、静电作用、外界条件变化(温度、化学变化或包结络合作用)及刚性链诱导4个方面介绍了实现大分子自组装的新途径,对大分子自组装的原理及过程进行了介绍,行对自组装体的结构特点及应用前景进行了评述。新的大分子自组装前体的合成方法及自组装途径的研究、对大分子自组装体进行化学修饰以及大分了自组装体的应用研究是大分子自组装研究的主要发展方向。

大分子自组装功能膜的结构及界面层表征

介绍了四种常用分析方法在自组装功能膜结构及其界面层表征中的新进展。红外光谱是常用的结构分析方法,运用掠角反射红外光谱及衰减全反射红外光谱可以分析自组装薄膜表面、界面结构以及分子链段的取向;XPS分析可以确定薄膜的化学组成;电镜的运用使直接观察体系的形态、形貌成为可能;ESR是研究聚合物在溶液中自组装成胶束过程的有力工具。

植入金属材料表面的具有响应性药物释放功能的大分子自组装抗菌涂层的制备及性能

制备了具有氧化还原响应性的无规共聚物聚{1-溴十二烷基甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐-co-N-[2-(吡啶-2-二硫烷基)-乙基]-丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸甲酯}(PPDM),采用核磁共振波谱、凝胶液相色谱(GPC)及傅里叶变换红外光谱对聚合物的结构进行表征;通过选择性溶剂法制备负载有小分子药物扑热息痛(PCTM)的PPDM载药胶体粒子,通过纳米粒度仪、透射电子显微镜(TEM)及紫外分光光度计等对胶体粒子的粒径、形貌和载药率进行了表征;最后利用电泳沉积技术将上述载药胶体粒子沉积到316L不锈钢表面制备涂层,对涂层的化学组分、表面形貌、抗菌性能、响应释药性能及细胞毒性等进行了表征.研究结果表明,以响应性载药胶体粒子为构筑单元,利用电泳沉积法可以在316L不锈钢表面制备具有响应性释药功能的抗菌涂层,该涂层在通过季铵盐杀死细菌的同时可在还原性环境中响应性释放药物扑热息痛,从而改善由细菌感染所引起的疼痛及发热等症状.

氢键驱动大分子自组装研究进展

大分子自组装是构筑纳米材料新型便捷的重要方法之一。氢键驱动大分子自组装避免了嵌段共聚物的复杂的合成过程,扩大了组装单体的选择范围,而且可以进一步得到空心球等结构。文章从三个方面分别介绍氢键驱动大分子自组装组装方法及国内外最新研究成果。

用于大分子定向自组装的新型嵌段共聚物的合成与表征

设计了具有高Flory-Huggins相互作用参数的嵌段共聚物聚(对叔丁基苯乙烯)-b-聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PtBS-b-PHEMA),并分别采用阴离子聚合和原子转移自由基聚合(ATRP)方式制备了不同嵌段比例、不同分子量的窄分子量分布的该嵌段共聚物。利用核磁共振分析了嵌段共聚物的组分,利用小角X射线散射(SAXS)分析了嵌段共聚物相分离后的尺寸及结构,对比研究了两种聚合方式对嵌段共聚物性能的影响。结果表明,采用阴离子聚合方式得到的嵌段共聚物分子量分布更窄,相同分子量下发生微相分离的尺寸更小,其在150℃真空烘箱中加热18h后可以形成尺寸为9.96nm的柱状相及8.42nm的层状相。

基于自组装方法制备纳米含能材料的研究进展

纳米含能材料具有优异的性能,近年来已成为纳米材料和含能材料两个研究领域的热点之一。简要介绍了纳米含能材料常用的制备方法,分析了已有的纳米含能材料自组装制备方法,提出了大分子自组装制备纳米含能材料的新思路。综述了大分子自组装及其与纳米粒子协同自组装用于纳米材料制备方面的研究进展。分析表明,基于大分子自组装制备纳米含能材料具有良好的应用前景,但是目前仍处于探索阶段,今后还需要从理论和实验两个方面进行更加深入的研究。

原位聚合法制备温敏性聚合物核壳胶束的响应温度调控及其负载行为

采用原位聚合法成功地制备出聚乳酸/聚(异丙基丙烯酰胺-co丙-烯酰胺)[P(D,L-LA)/P(NIPAM-co-AM)]温敏性核壳胶束.用SEM,TEM和AFM等方法表征了粒子的外在形貌和内部结构.DLS研究结果表明,所得核壳粒子的尺寸具有温度敏感性,通过改变单体的投料比,可方便地调整胶束粒子的响应温度.对胶束粒子的染料负载行为做了初步的研究.

基于不同刺激源的刺激响应聚合物体系的构建

刺激响应聚合物是一类具有"智能"行为的大分子体系.它可以接收外部环境的刺激信号,如pH值、光、温度、电压、氧化还原剂和气体等,使自身大分子结构或状态发生较大改变,从而影响其物理化学性质,进而体现出相应的功能.大量的研究结果表明,刺激响应聚合物在纳米材料科学、生命科学及临床医学领域中有着广泛的应用前景.本文主要介绍了我们课题组在基于不同刺激源的刺激响应性大分子体系研究方面的一些进展.

交联度对原位聚合法制备聚合物胶束性质的影响及相应的空心球制备

用原位聚合法成功地制备出不同响应温度的温敏性聚乳酸/聚(异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)[P(D,L-LA)/P(NIPAM-co-AM)]核壳胶束.实验中发现,壳层的交联剂含量对粒子的尺寸有很大的影响,当交联剂的摩尔分数从5%提高到15%时,粒子在25℃时的流体力学直径从170·2nm增加到886·5nm.通过对胶束粒子的核进行生物降解,方便地得到了相应的空心球.用FTIR监测核的降解过程,用SEM和AFM检测核降解完全后粒子的外在形貌和内在结构变化.DLS结果表明,空心球粒子同样具有良好的温度响应性,其响应温度可通过改变原位聚合时单体AM的含量加以调节.

超分子聚合增强的聚合物自组装:制备功能性超分子材料的新方法

大分子自组装长期以来主要是指共价聚合物的自组装,目前已经制备了各种尺度和维度的超分子材料,并在生物医药、仿生、化学传感等领域展示出了重要的应用前景.近年来随着超分子聚合物的出现,超分子聚合物的自组装研究也逐渐引起了广泛关注[1~4].

向日葵(SPM图像)

图片拍摄时间：2012．10；样品类型：P （ VDF-TrFE ）薄膜；制作方法：溶液自组装；仪器型号：Shimatsu-SPM9700。 本图展示了自组装形成的压电聚合物纳米结构的AFM形貌图。自组装（self-assembly）是自由能最小驱动的微观过程，大分子自组装因缺乏驱动力而较难实现。通过界面自由能调节，聚合物纳米棒围绕中空圆形区沿径向生长，形成栩栩如生的向日葵型纳米结构，仿佛一种蓬勃向上的生命。

生物医用高分子囊泡

高分子囊泡由于其独特的腔-膜-冠结构,在生物医用等领域具有重要应用前景.本专论从自组装新机理/新方法和新的生物医学应用两方面总结和评述了近期生物医用高分子囊泡领域的研究进展.前者包括构建高效包载生物大分子的囊泡的“酸诱导吸附”和“亲和强化吸引”原理、构建完全非对称冠囊泡的“胶束-囊泡转变法”、构建高级囊泡结构的“融合诱导粒子自组装”方法、可宏量制备囊泡的氨基酸环内酸酐开环聚合诱导自组装方法;后者主要介绍“以糖控糖”囊泡、治疗糖尿病溃疡囊泡、抗菌囊泡、抗癌囊泡、靶向治疗骨质疏松症囊泡和护肾血管造影囊泡.最后,对高分子囊泡的未来发展方向进行了展望.

丝胶／碳酸钙纳米复合材料及其制备方法

本发明公开了一种丝胶碳酸钙纳米复合材料及其制备方法，该材料中含有机成分和矿物质，所述有机成分为脱胶后的丝胶蛋白，所述矿物质为碳酸钙晶体。本发明模拟天然贝壳中的生物矿化作用，利用生物大分子自组装调制碳酸钙晶体生长，可方便地控制纳米碳酸钙的制备条件，同时由于生物矿化组装的高度严密性，有机基质会在合适的条件下最大程度地调控碳酸钙晶体的成分和形貌，使其生成为纳米材料。

丝素碳酸钙纳米复合材料及其制备方法

本发明公开了一种丝素碳酸钙纳米复合材料及其制备方法，该材料中含有机成分和矿物质，所述有机成分为脱胶后的丝素蛋白，所述矿物质为碳酸钙晶体。本发明模拟天然贝壳中的生物矿化作用，利用生物大分子自组装调制碳酸钙晶体生长，可方便地控制纳米碳酸钙的制备条件，同时由于生物矿化组装的高度严密性，有机基质会在合适的条件下最大程度地调控碳酸钙晶体的成分和形貌，使其生成为纳米材料。

丝胶／碳酸钙纳米复合材料及其制备方法

本发明公开了一种丝胶做酸钙纳米复合材料及其制备方法，该材料中含有机成分和矿物质，所述有机成分为脱胶后的丝胶蛋白，所述矿物质为碳酸钙晶体。本发明模拟天然贝壳中的生物矿化作用，利用生物大分子自组装调制碳酸钙晶体生长，可方便地控制纳米碳酸钙的制备条件，同时由于生物矿化组装的高度严密性，有机基质会在合适的条件下最大程度地调控碳酸钙晶体的成分和形貌，

动粒生物磁分离分析技术

本产品是由直径0．5～4μm的纳米磁性高分子微球体材料（磁珠）。 应用以“大分子自组装”技术为核心的全套先进生产技术工艺，生产兼容现有磁珠分离分析系统的各种粒径尺寸、具有不同表面活性、满足生物磁分离分析技术商业应用的磁性高分子微球体材料（磁珠原料），产品技术性能卓越，价格低廉，

镁基表面葡聚糖功能涂层的制备与性能研究

以咖啡酸(CA)为疏水单元,通过酯化反应改性葡聚糖(Dex),制备光敏双亲大分子Dex-CA,在选择性溶剂二甲亚砜/无水乙醇(DMSO/C_2H_5OH)中自组装得到胶体粒子。用TEM表征胶体粒子的粒径及形貌。以DexCA胶体粒子分散液为电沉积液,结合恒电位电沉积技术在镁合金表面制备涂层,并利用CA的光二聚反应对涂层进行交联;利用红外光谱、X射线衍射以及扫描电镜表征涂层的化学组分及表面形貌,并通过电化学测试以及体外细胞实验对涂覆涂层后基材的防腐性能和细胞相容性进行研究。结果表明,Dex-CA自组装形成粒径约为150nm的球形胶体粒子;制备的涂层材料具有较低的细胞毒性和较好的细胞相容性,并能降低镁合金基材的初始降解速率,且光交联后能进一步提高基材的耐腐蚀性能。

嵌段共聚物P(MAn-alt-St)_m-b-PSt_n的制备及其水解物的自组装研究

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法合成了苯乙烯和马来酸酐的交替嵌段共聚物P(MAn-altSt)m-b-PStn,通过核磁共振仪(NMR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)对聚合物进行了表征,确认3种不同交替段/均聚段(m/n)比例的嵌段共聚物组成分别为P(MAn-alt-St)49-b-PSt70,P(MAn-alt-St)48-b-PSt97和P(MAn-alt-St)50-b-PSt131。将所制备的交替嵌段共聚物在碱性水溶液中水解后得到了两亲性嵌段共聚物,用扫描电镜(SEM)对两亲性共聚物的自组装形貌进行了研究,结果表明随着两亲性共聚物中PSt均聚段比例的增加,自组装形成的胶束形貌出现由分散的类棒状到支化状再到密集的网状转变。

非均相膜、非对称冠及膜冠融合高分子囊泡

高分子囊泡是通过自组装构筑的具有"空腔-内冠-膜层-外冠"结构的纳米材料,在药物控释、基因递送、细胞仿生、抗菌和癌症诊疗等领域具有重要的应用前景.然而,传统高分子囊泡具有对称的内外冠结构、均一且致密的疏水膜,以及相对离散的膜冠功能分区,不能充分发挥囊泡的结构优势,进而难以应对生物医用过程中所面临的种种挑战,如基因治疗中大分子的跨膜运输,癌症诊疗中对内冠诊断、外冠靶向的差异化要求,细菌感染治疗中对膜冠协同、高效抗菌的需求等.因此,我们提出并设计了非均相膜囊泡、非对称冠囊泡、膜冠融合囊泡,针对性地解决了以上3个难题,为设计、合成新结构高分子囊泡,并推动其转化应用提供了新思路.本文总结了以上3种新结构囊泡的研究进展,并提出了设计生物医用高分子囊泡的原则.