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两亲性共聚物由于可以通过自组装得到具有多种形貌的聚集体,成为近年来研究领域的一个热点。而聚两性电解质是一类特殊的两亲性聚合物,由于其pH响应性,在生物医药诊断及基因与蛋白质传输方面存在潜在的应用价值。本文联用多种合成方法制备了基于柔性链段的AB2Y型杂臂星形两亲性共聚物和聚两性电解质,以及基于构象刚柔可变聚肽的A2B2杂臂星形聚两性电解质,通过多种测试手段研究了这些杂臂星形共聚物在选择溶剂以及不同pH值水溶液中的自组装行为。 (1)通过原子转移自由基聚合(ARTP)和“点击化学”,制备了AB2 Y型的杂臂共聚PtBA-b-(PDMAEMA)2,并经脱保护基团后得到了相应的聚两性电解质PAA-b-(PDMAEMA)2。联用开环聚合及“点击化学”的方法,以第一代聚酰胺-胺(D1)为内核,合成了含有聚(L-谷氨酸)(PLGA)阴离子和聚(L-赖氨酸)(PLL)阳离子的A2B2杂臂星形聚两性电解质(PLL)2-D1-b-D1-(PLGA)2。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振波谱(1H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)等测试方法表征了聚合物的分子结构、分子量及分子量分布。 (2)研究了AB2 Y型杂臂共聚物PtBA-b-(PDMAEMA)2在选择性溶剂中的自组装行为。结果表明,PtBA-b-(PDMAEMA)2可通过在选择溶剂中自组装形成以疏水性PtBA链段为内核、亲水性PDMAEMA为外壳的直径约几百纳米的球形胶束。由于其非线型的结构,聚合物浓度和加水量的变化未改变胶束的形状,但影响胶束的尺寸大小。SEM、TEM和DLS均表明,当固定加水量为50%、100%或150%时,随着聚合物浓度从1.0 g/L增加到2.0 g/L,球形胶束尺寸增大;而固定聚合物浓度为1.0 g/L或2.0 g/L时,随着加水量从50%增加到100%和150%,球形胶束的尺寸呈现出减小趋势。 (3)研究了AB2Y型聚两性电解质PAA-b-(PDMAEMA)2的pH响应性自组装行为,探讨了聚合物浓度以及外加盐对自组装聚集体形貌的影响。研究发现,聚合物PAA-b-(PDMAEMA)2的水溶液具有pH响应性,可以通过调节溶液pH和聚合物浓度改变聚集体形貌。就聚两性电解质PAA70-b-(PDMAEMA54)2而言,在较低聚合物浓度时,通过改变pH得到了球形胶束和分形结构,而增加聚合物浓度后通过改变pH获得了更丰富的聚集体形貌,如球形胶束、棒状胶束和分形结构。聚两性电解质PAA-b-(PDMAEMA)2的等电点因为外加盐的存在而向低pH偏移,而盐离子的存在也会对链上的电荷产生静电屏蔽,因此自组装形貌发生转变。在盐离子与聚合物的共同作用,低pH时形成了更大尺寸的球形聚集体、花形聚集体和鱼刺形聚集体,而随着pH增加至碱性条件,在NaCl及丙烯酸钠结晶诱导下形成了具有正交特点的分形结构。 (4)研究了链段刚柔可变的A2B2杂臂星形聚两性电解质(PLL)2-D1-b-D1-(PLGA)2的溶液性质、pH响应性自组装行为、外加盐对溶液性质和自组装聚集体形貌的影响。聚两性电解质(PLL23)2-D1-b-D1-(PLGA40)2的水溶液具有明显的pH响应性,在酸性条件下形成了PLL为壳、PLGA为核的聚集体,随着溶液pH的增加,自组装聚集体由复合胶束转变为椭球形胶束。而在碱性条件下形成了PLGA为壳、PLL为核的棒状胶束,同时伴随着PLGA和PLL链段从无规线团到α-螺旋构象的转变,并在高pH值下通过二次自组装形成了松叶状分形结构。在其水溶液中加入NaCl后,因盐离子对链上电荷的屏蔽效应,溶液的Zeta电位绝对值明显减小,等电点向低pH值偏移,同时在pH=1.0和pH=11.9时分别形成了具有正交特点的分形结构。EDS和XRD分析结果表明,该分形的出现为聚合物和NaCl的结晶共同作用的结果。