配位聚电解质复合凝聚材料的制备与应用研究

发布时间：2021-09-28 00:04

　　复合凝聚体是一种由带相反电荷的大分子,如蛋白质、核苷酸和聚电解质等相互络合形成的软物质结构,普遍存在于自然和生命体系中。利用功能性聚电解质或者生物大分子可控制备新型复合凝聚材料,是近年来高分子材料和软物质领域的研究热点。本文设计合成了两种吡啶二羧酸的双头和三头配体,利用其与不同金属的配位制备了一系列超分子配位聚电解质。利用超分子聚合物结构和性质的可调性,本文构筑了多种不同结构和功能的聚电解质凝聚材料,实现了此类材料的稳定性提高、机械性能增强和多功能化,为后续的应用奠定了基础。最后,本文利用肽和铁氰化物之间的相互络合,制备了一种新型的复合凝聚微液滴。通过氧化还原反应调控了微液滴的形成与溶解,并初步探讨了其在模拟原生细胞、开发新型生物反应器领域中的应用。主要内容如下:（1）设计合成了吡啶二羧酸的双头（L2）和三头配体（L3）。将其与过渡金属配位形成了不同结构的聚阴离子,进一步与聚阳离子—中性二嵌段聚合物组装制备了聚电解质纳米胶束。引入的L3提升了复合凝聚核的交联密度,使得复合凝聚核胶束的盐稳定性显著提高,而其交联密度及耐盐性可以简单地通过改变两种配体的化学计量比来调控。该策略对过渡金属离子... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２复合凝聚示例：在稀水溶液中的凝聚液滴，分离相和从勺子滴下的一滴复合凝聚物

第４页?华东理工大学博士学位论文??复合凝聚核胶束的核层的半径通常为５?ｔｉｍ，整体的水动力学半径约为２０?ｎｍ。［３３］它们可??以用来负载各种小分子，金属离子［３４］和大分子，如蛋白１３５１或者ＤＮＡ１３６１。??祕？Ｖ魏??图１．６复合凝聚核胶束示意图。??Ｆｉｇ．?１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｃｏａｃｅｒｖａｔｅ?ｃｏｒｅ?ｍｉｃｅｌｌｅｓ．??调控制备方法改变大分子的结构，但保持正电荷和负电荷分子之间的吸引力相互作??用，可以制备形成Ｃ３Ｍｓ的替代结构。例如，空心的囊泡［３Ｍ９］，长的丝带＿，或是可用??于封闭微液滴的膜１４１１。??１．１．４．２聚电解质复合凝聚水凝胶??通过静电（离子）相互作用同样可以制备具备刺激响应性的凝胶材料。混合两种带??相反电荷的聚电解质的水溶液通常会导致相分离或者沉淀。但是，在聚电解质链上添加??中性亲水性嵌段可通过防止宏观相分离从而形成水凝胶。??⑷?一，ｆ??图１．７基于电荷驱动组装的可逆凝胶的形成示意图。［４２］??Ｆｉｇ．?１．７?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｏｎｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ?ｇｅｌｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｃｈａｒｇｅ－ｄｒｉｖｅｎ?ａｓｓｅｍｂｌｙ．??Ｃｏｈｅｎ?Ｓｔｕａｒｔ等人制备了一种基于复合凝聚的多响应可逆水凝胶，这种凝胶带有两??个带负电端基嵌段的ＡＢＡ三嵌段共聚物与带正电荷的均聚物自组装而成（见图１．７）。??这种水凝胶是由相互连接的聚电解质复合凝聚核胶束网络组成。水凝胶不仅对温度和浓??度响应，而且还对离子强度和ｐＨ值都具有响应性。［４２

第４页?华东理工大学博士学位论文??复合凝聚核胶束的核层的半径通常为５?ｔｉｍ，整体的水动力学半径约为２０?ｎｍ。［３３］它们可??以用来负载各种小分子，金属离子［３４］和大分子，如蛋白１３５１或者ＤＮＡ１３６１。??祕？Ｖ魏??图１．６复合凝聚核胶束示意图。??Ｆｉｇ．?１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｃｏａｃｅｒｖａｔｅ?ｃｏｒｅ?ｍｉｃｅｌｌｅｓ．??调控制备方法改变大分子的结构，但保持正电荷和负电荷分子之间的吸引力相互作??用，可以制备形成Ｃ３Ｍｓ的替代结构。例如，空心的囊泡［３Ｍ９］，长的丝带＿，或是可用??于封闭微液滴的膜１４１１。??１．１．４．２聚电解质复合凝聚水凝胶??通过静电（离子）相互作用同样可以制备具备刺激响应性的凝胶材料。混合两种带??相反电荷的聚电解质的水溶液通常会导致相分离或者沉淀。但是，在聚电解质链上添加??中性亲水性嵌段可通过防止宏观相分离从而形成水凝胶。??⑷?一，ｆ??图１．７基于电荷驱动组装的可逆凝胶的形成示意图。［４２］??Ｆｉｇ．?１．７?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｏｎｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ?ｇｅｌｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｃｈａｒｇｅ－ｄｒｉｖｅｎ?ａｓｓｅｍｂｌｙ．??Ｃｏｈｅｎ?Ｓｔｕａｒｔ等人制备了一种基于复合凝聚的多响应可逆水凝胶，这种凝胶带有两??个带负电端基嵌段的ＡＢＡ三嵌段共聚物与带正电荷的均聚物自组装而成（见图１．７）。??这种水凝胶是由相互连接的聚电解质复合凝聚核胶束网络组成。水凝胶不仅对温度和浓??度响应，而且还对离子强度和ｐＨ值都具有响应性。［４２


本文编号：3410868