响应性和功能性表面活性剂胶体组装体的构筑、结构和性能研究

发布时间：2018-04-17 22:29

  本文选题：响应性表面活性剂 + 胶体组装体　； 参考：《山东大学》2017年博士论文

【摘要】：自组装是自然界中最常见的现象之一。通过自组装,表面活性剂分子可以组装成许多传统的聚集体结构(如囊泡、胶束等);目前人们已经发现并研究了很多表面活性剂聚集体结构。响应性表面活性剂(或者响应性两亲分子)由于具有特殊的响应性和功能性,近些年得到了广大科研工作者的广泛关注。本论文主要涉及响应性表面活性剂的合成,以及以响应性表面活性剂进行溶液和界面组装,构建具有响应性和功能性的胶体组装结构。本论文的研究内容如下:第一部分,绪论。主要介绍了涉及表面活性剂、胶体组装结构的基本概念和传统胶体组装结构的种类。并详细介绍了响应性表面活性剂的概念和类型以及目前化学领域研究最热的新颖的胶体聚集体。第二部分,以阳离子表面活性剂CTABr和含有四个羧酸基团的偶氮苯衍生物凝胶剂分子(AzoNa4)制备了多刺激响应性的蠕虫状胶束水凝胶。CTABr与非手性偶氮苯分子(AzoNa4)在H+存在的情况下可以作为一种优良的胶凝剂分子形成凝胶,并产生超分子手性。我们以cryo-TEM、圆二色(CD)等表征手段研究了酸诱导形成的超分子凝胶的凝胶化过程和其中的结构形貌变化。我们所构建的手性光学开关可以对pH值和光刺激作出响应,为构建响应型功能性凝胶材料开辟了新途径。第三部分,以非手性分子构建了含有囊泡和碟状胶束的手性凝胶。通过调节pH值,使得凝胶体系获得超分子手性;这种特殊的胶体凝胶体系可以发生一系列的溶胶-凝胶-溶胶转变。在氢键作用和疏水作用协同作用下,两性离子表面活性剂(C14DMAO)和偶氮苯凝胶剂分子AzoNa4共同构建了该智能凝胶体系。该体系的手性与聚集状态密切相关,只有在凝胶状态下该体系是具有手性的,溶胶不具有手性特征。在超分子手性水凝胶体系中,第一次发现有碟状胶束和囊泡共存。第四部分,对于胶体蠕虫状胶束体系,第一次通过氧化还原和主客体相互作用对体系的手性进行调节。讨论了纤维状聚集体(蠕虫状胶束)中二级组装聚集过程对于体系手性产生所发挥的作用。通过含氧化还原基团的表面活性剂(FTMA)和偶氮苯衍生物分子AzoNa4结合,设计构建了蠕虫状胶束凝胶体系。借助于施加化学氧化还原刺激,实现了对蠕虫状胶束凝胶手性和粘度的可逆调控。此外,通过β-CD(环糊精)与FTMA分子之间的主客体相互作用,成功调节了蠕虫状胶束内FTMA和AzoH4之间的疏水相互作用和氢键作用,进而调节其粘度和手性。该体系为调节胶体体系中的超分子手性提供了一种新的思路。第五部分,创建了一种调节分子磁体磁性的新方法:通过构建胶体组装结构(蠕虫状胶束)调控磁性离子液体(CTAFe,分子磁体)复合物的磁性。在磁性离子液体络合物中,在形成蠕虫状胶束之后其铁磁性增强至原来的4倍。这为理解分子磁性的产生本质提供了一种新的路径。此外,从蠕虫状胶束内部分子/离子分布的角度解释了铁磁性变化的原因。CTAFe蠕虫状胶束中,Stern层和蠕虫状胶束内部含有磁性疏水性反离子[FeCl3Br]-,反离子[FeCl3Br]-会与AzoNa4(或AzoH4)分子之间产生相互作用并将其磁化。第六部分,以多金属氧酸盐(POM){Mo72Fe30}和双尾链磁性阳离子表面活性剂(C16H3)2(CH3)2N+[FeCl3Br]-构建了无毒的磁性载体,用于生物分子的捕获,运输和递送。这是第一次合成双尾链磁性表面活性剂(C16H33)2(CH3)2N+[FeCl3Br]-。在随时间变化的动态界面上,我们以上述两种物质构建了一种病毒形状的磁性囊泡簇。磁性病毒状囊泡簇具有空心壳体结构,具有较高的比表面积,可以在外加磁场作用下进行定向迁移。磁性病毒状囊泡簇可用于结合,锚定和递送DNA分子,病毒状囊泡簇可以在24小时内吸附多达95%的DNA分子。第七部分,对于POM-表面活性剂的混合体系,我们第一次将两亲化合物中带负电的反离子进行磁性改性(从Cl-改性到[FeC14]-)。反离子[FeCl4]-参与了 POM/磁性表面活性剂混合组装体的构建。在液液界面上我们以双尾链磁性表面活性剂(C18)2C2N+[FeCl4]-和多金属氧酸盐{Mo72Fe30}成功地构筑了带有正电荷的磁性聚集体。在这个体系中,无论是磁性表面活性剂和{Mo72Fe30}均作为磁源材料,从而将聚集体结构赋予磁性。有趣的是,这种杂合的磁性聚集体可以作为运输蛋白质分子的磁性载体,可以有效地结合和富集蛋白质分子(Mb分子)。
[Abstract]:Self - assembly is one of the most common phenomena in nature . By self - assembly , surfactant molecules can be assembled into many traditional aggregate structures ( such as vesicles , micelles , etc . ) . In this system , both magnetic surfactants and { Mo7Fe30 } are used as magnetic source materials to impart magnetism to aggregate structures . Interestingly , this hybrid magnetic aggregate can be used as a magnetic carrier for transporting protein molecules , which can effectively bind and enrich protein molecules ( Mb molecules ) .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O647.2;O648.1
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本文编号：1765599