文档介绍：药用高分子材料
高分子自组装成稳定纳米粒子的新方法:聚乙基丙烯酸均聚物
摘要
本文介绍一种制备自组装聚合物的新方法,它是利用单一类型的均聚物且不加任何组装触发剂来得到稳定的聚合纳米粒子。自组装的机制是基于以下几点:将一种热敏的聚合物溶液加热,随着加热的进行溶剂的特性变差,这时聚合物和聚合物之间的结合力大于聚合物和溶剂之间的结合,从而导致了聚合物自组装的形成。当后续冷却到实验室温度后,自组装最终会溶解,但这并不是因为聚合物链在高温下引起的紧密连接变成了氢键,此外,氢键在温度低时会更加强,最终得到稳定的纳米粒子。这种机制可以用一定电离度下的热敏感应系统-聚乙基丙基酸(PEA)均聚物来解释。纳米粒子在加热和降温时可抗凝聚和抗宏观相分离。纳米粒子的大小可以通过其增长和调节临界温度来监测和定制,尤其是控制加热的温度和时间。这些纳米粒子可稳定存在很长时间,它们在很广的盐浓度包括生理条件下是稳定同时还具有温和的可接受的分子量分布。在对PEA溶液性质进行研究时用静态,动态,电泳光散射的方法对其自组装过程和纳米粒子的详细特征进行检测。与此相关的聚合物如聚***丙基酸,聚丙基丙烯酸也可被制备。简介
由于多种现有的或是预见的应用使具有不同性质的聚合纳米粒子正在不断被开发和研究,它们可以用来作为医疗诊断,颜料,吸附层的涂料和粒子薄膜,光学晶体,复合材料的填充料等,作为靶向给药的载体可能
代表了当前聚合纳米粒子的最重要应用。聚合纳米粒子或是通过化学反应(共价键结合例如乳胶,微凝胶)或是通过各种自组装(物理键)进行制备。物理性质力作用的自组装是基于完全不同的机制,例如,共聚物在选择性溶剂(少量可溶固体的疏水相互作用)中在静电作用下以相反的电荷与离子均聚物进行自组装连接,在分子间氢键的作用下连接两个或是更多的均聚物,连接表面活性剂引发的聚合物,终止由在分散态下稳定系统的表面活性剂引起均聚物的相分离,等等。在这项研究中我们描述了一种将聚合物自组装成稳定的聚合纳米粒子的新方法,它的机制是以单一的一类均聚物来得到聚合纳米粒子同时这种自组装在加入任何添加剂时不触发。这种自组装的原理是基于以下几种观点:一种热敏感的聚合物溶液加热后聚合物与聚合物之间的作用力将大于聚合物溶剂之间的作用从而使溶剂效果的变差导致聚合物最组装的形成。后续冷却到实验室温度后,自组装最终会溶解,然而这不是由于聚合物
链在高温时引起的紧密联系变成了氢键,而且氢键的强度时随着冷却而增强的,结果就得到了稳定的纳米粒子。一种重要的假设是认为纳米粒子在高于或是低于室温时可以抗凝聚和抗宏观相分离。通过这一方法制备的纳米粒子可以被促进,根据我们以前关于热诱导对不可逆的聚***丙基酸聚集影响的研究结果来看,这种诱导的影响是相当弱的而不能用来设计研究纳米粒子,并且是完全不可逆的。
利用聚乙基丙基酸(PEA)均聚物制备得带纳米粒子成功的结果在最近的一系列文章(本论文和补充论文20)中进行了说明。这一系列中第一篇论文包括对自组装过程详细的描述和主要由光散射(静态,动态,电泳)
方法测定的产物的结构特点。这些有助于我们更好的理解PEA的溶剂性能,到目前为止对PEA的研究几乎与很普通的聚丙烯酸(PAA),聚***丙烯酸(PMA)的溶剂性质相同,同时论文中还包括一系列聚合物PMA,PEA和PPA之间聚合联系的简单对比结果。第二篇论文20中利用光散射和量热学,红外光谱和量子化学计算结合对自组装的过程进行了更加深入的研究。如果给予一定的条件上述的方法也可能用于其他聚合物。
实验部分
材料:聚乙基丙基酸,Mw=18 600,Mn=12 400,Mw/Mn=, 和聚丙基丙烯酸,Mw=47 000,Mn=22 400, Mw/Mn= ,来自加拿大邮递的高分子原料,PMA,Mw=70 000,由游离基聚合得到。大分子中的水分含量用Karl Fischer 法建立并在制备精密浓度时将其影响考虑在内,低分子量的物质是分析级别(默克,达姆施塔特,德国)。水是装于石英装置中的双蒸水,然后经分析级混合床离子交换树脂去离子(伯乐,里士满,CA),水的电阻系数大于15MΩcm。
静态光散射:静态光散射(SLS)和动态光散射(DLS)测量使用稳定的2017-04S氩激光器(光谱物理,山景城,CA)。激光功率通过中性密度筛选器控制在100mW以下。实验室用角度范围在30°到150°的角度仪来收集静态和动态光散射的数据。散射室控制恒温在25±℃。。散射强度通过光度测定仪测定,总的溶液散射减去溶剂散射得到过量的散射强度。蒸馏过的苯标准用来进行散射强度的标准化。散射强度通过随着比例
I/IB变化的操作标准化的,IB是指苯的散射。因为分子量大小M