基于叶酸分子的超分子水凝胶体系的构建及其性能研究

发布时间：2020-09-10 08:12

　　目的:本项目从分子设计入手,用四种药物分别与叶酸分子进行基于氢键的超分子自组装从而构建稳定的超分子纳米水凝胶,研究叶酸超分子水凝胶的自组装行为、性能及结构之间的关系,一方面,可以获得稳定的超分子水凝胶生物医用材料,拓展叶酸类衍生物在自组装材料方面的应用;另一方面,通过研究叶酸超分子复合物自组装机理,提出叶酸类分子发生稳定大尺度聚集的机制,完善超分子自组装理论。方法:通过叶酸-K、叶酸-L、叶酸-E、叶酸-J复合物形成凝胶时的配料比例、加热温度、加热时间等因素考察制备超分子水凝胶及其干凝胶的最佳条件,并对不同浓度、不同比例的水凝胶温度稳定性和酸碱度稳定性进行研究;使用SEM和XRD实验对制备的四类各干凝胶进行微观形貌及自组装机理研究,确定水凝胶形貌与结构之间的关系;利用IR和~1H NMR对二组分的键合程度进行分析,结合SEM和XRD实验数据,确定了叶酸分子与K、L、E、J四种分子自组装的机理,探究可与叶酸分子通过分子间作用力形成凝胶的化合物特征。结果:1.实验得到了配比分别为:Y:K=1:1,1:2,1:3,2:1,3:1;Y:L=1:1,1:2,1:3;Y:E=1:1,2:1,3:1;Y:J=1:1,1:2,1:3,3:1的稳定水凝胶体系,不同配比凝胶的临界凝胶浓度介于0.05-0.26mol/L之间。2.凝胶稳定性研究发现:四种凝胶体系同一摩尔比例凝胶的融变温度随着浓度增大而升高,并且浓度增大到一定程度后融变温度趋于平稳,即在一定浓度范围内,凝胶因子之间的氢键作用力随浓度的增大而增强。酸碱度对不同配比的凝胶稳定性影响则各不相同。3.超分子水凝胶形貌与结构研究表明各二组分水凝胶由于配比不同,形貌结构与分子聚集有序度也各不相同,分别形成了棒状、薄片状、花瓣状、颗粒状、片层状、球状、网状多孔等结构,通过核磁和红外光谱进一步证明其微观形貌与自组装机理的关系。4.恒温IR和变温IR的研究表明,二组分水凝胶中N-H键的伸缩振动峰与叶酸及其复合物K、L、E、J对应峰对照明显宽化,C=O峰均发生了位移,说明叶酸与K、L、E、J分子在溶剂中确实发生了基于氢键作用的自组装,且随着温度升高,氢键作用变小;利用~1H NMR对YJ和YE凝胶进行了检测,其结果也显示分子中的-N-H基团发生了基于氢键的超分子自组装过程。确定了以上凝胶的构成均由于叶酸分子与K、L、E、J分子发生了基于氢键的超分子自组装过程,复合物通过超分子作用力最终构建了稳定的水凝胶。结论:叶酸与苯基三嗪类衍生物(K)、三嗪类含氮杂环衍生物(L)、喋啶衍生物(J)、苄啶衍生物(E)在溶剂中均能发生基于氢键作用的自组装,形成稳定凝胶体系,为日后药物材料的发展提供了参考和理论依据。
【学位单位】：长春中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ460.4;TQ427.26
【部分图文】：

闭合式,敞开式,氢键,分子工程

学反应的选择性有着至关重要的作用[1]；随后对大环配体与金属或有机分子的络合化学进体（配体）的概念，并创立了主客体化学（恩教授对模拟蛋白螺旋机构自组装体系进行了“分子工程”，实现了人类化学史上一个表彰 C.J.Perterson、D.J.Cram 和 Lehn 在超分化学奖，这标志着超分子化学实现了对传统代”，这也促使越来越多科学研究者对超分定义及内容指基于分子间非共价键的相互作用，而形成子与分子间的相互作用，通过精确地调控并用、氢键作用、π-π相互作用、配位键、范德

配比,凝胶,水凝胶,和同

定不动并且没有液体溶剂流下，则可确定已形成凝胶。通过调整 Y 与 K 的摩尔比，得到不同配比的水凝胶，如：Y 与 K 的配比分别:1，1:2，1:3，2:1，3:1，以下分别表示为 YK11，YK12，YK13，YK21，YK31。表明五个比例均能形成稳定的不透明黄色凝胶，且放置一段时间后不发生破坏， 2 所示。YK11 水凝胶 YK11 水凝胶（倒置） YK11 沉淀（浓度为 0.21 m

凝胶稳定性,配比,凝胶

3:1 凝胶 0.26表3中各配比凝胶的临界浓度的大小关系，说明不能单独形成凝胶的两个组分，可以通过相应的超分子作用得到分子聚集形式，即形成二组分稳定凝胶。制得的凝胶密封放置 72 小时后进行观察，均稳定性良好，没有呈现结晶或象。五个配比的凝胶过程都是热可逆的，即把制备好的凝胶再次加热，冷却继续形成稳定凝胶，并且将凝胶密封放置数天后，没有结晶或沉淀现象。度对叶酸与 K 二组分水凝胶稳定性的影响成凝胶的五个比例，从比临界浓度大 0.01（mol·L－１）的浓度开始浓度依次增每个比例制备七个等体积的待测样品。将制备好的样品置于干式恒温器的孔序升温（从 30℃开始升温，且每 2min 升高 2℃），时刻观察小瓶中凝胶状情况，当瓶壁上有液体流下时（即凝胶体系被破坏）记录此时的温度，为该浓度下凝胶的融变温度。结果见图 3。

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