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刺激响应性聚合物的合成、性能研究及应用探索是高分子科学中的重要课题。在大分子自组装领域中,传统自组装和分散聚合已获得重要研究进展,成为自下而上制备纳米材料的有效途径,但目前仍难以获得包括纳米片等二维纳米结构在内的多级次聚集体,也不易实现多种形貌之间的可逆转变。在纳米医药领域,刺激响应性纳米载体的开发和应用研究已备受关注,通过聚合物与药物共组装制备的纳米药物为肿瘤靶向治疗和药物控释提供了更加便捷的途径,但关于拓扑结构对性能影响的研究仍处于早期。本论文采用混杂接枝共聚物为模型聚合物来部分解决上述问题:1)设计合成含有双重温敏性侧链的混杂接枝共聚物,在水和重水中直接进行温度诱导自组装,实现了温度编程式的多级自组装,且不同形貌之间可以相互转变;2)设计合成具有线型和V型侧链的多重刺激响应性混杂接枝共聚物,考察了 pH、温度、氧化还原等外界刺激对聚集行为的影响,并初步探讨了它们在纳米药物载体方面的应用前景。主要研究内容如下:(1)刺激响应性混杂接枝三嵌段共聚物的合成、温敏性能及自组装行为研究:以二硫代苯甲酸2-(2-氰基)丙酯为初始链转移剂,依次进行2-马来酰亚胺-4-硫代丁内酯(MTL)和含羟基、烷基溴的苯乙烯类单体引发剂的RAFT共聚及扩链聚合、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的ATRP、烷基溴和二硫酯的封端反应、一锅化硫代内酯单元的胺解及甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMA)的调聚反应、己内酯(CL)的开环聚合,合成了含苯乙烯-马来酰亚胺共聚物主链的混杂接枝三嵌段共聚物G2和G3。其中,G2含PNIPAM和PDMA两种侧链,G3含PNIPAM、PDMA和PCL三种侧链。采用核磁共振氢谱、GPC和FT-IR等测试手段对聚合物进行了表征。通过施加pH、C02、氧化等外界刺激,能够有效调控接枝共聚物在水和重水溶液中的LCST相变行为,并获得丰富的聚集体形貌。采用G2进行温度诱导自组装(TISA),成功实现了温度编程的多级自组装,不同形貌之间能够进行可逆转变,并初步揭示了自组装机理。在TISA过程中,同位素溶剂对于聚集体形貌种类和对应的温度窗口起着关键作用,升温时PDMA链先水合化后去水合化有利于形成多种形貌。两种溶剂中都能形成纳米碗、囊泡、碟形胶束、薄膜和纳米带等形貌,由于聚合物链和溶剂相互作用强弱、去溶剂化速率不同等因素,水中能形成单分子胶束聚集体,而重水中能获得纺锤形胶束和支化胶束等形貌。含双重温敏侧链的混杂接枝共聚物可作为模型聚合物制备多级次纳米材料,本研究为制备具有组成可调和形貌可逆的纳米材料并探索其应用搭建了一个重要的平台。(2)含双硫键多重刺激响应性混杂接枝共聚物的合成及性能研究:从含双硫键的链转移剂S-CPDB出发,依次进行2-溴代异丁酰氧甲基-2-羟甲基丙酸4-乙烯基苄酯(VBHP)和MTL的RAFT共聚反应、丙烯酸叔丁酯(tBA)的ATRP、烷基溴和二硫酯的封端反应、一锅化硫代内酯胺解和NIPAM的调聚反应、己内酯的开环聚合和PtBA侧链的水解,合成了含苯乙烯-马来酰亚胺共聚物主链和两类V型侧链、具有pH、温度和氧化还原响应的混杂接枝共聚物H4-H6。采用核磁共振氢谱、GPC和FT-IR等测试手段对聚合物进行了表征。通过改变聚合物中PCL的链长,能有效调控聚合物溶液的浊点。通过施加pH、温度、氧化(双氧水)、还原(二硫代苏糖醇)等外界刺激,能够有效调控聚集体粒径大小和形貌种类,获得复合胶束和多孔囊泡等形貌。在此基础上,进一步探究了组合治疗癌症的优势。结合热疗和放疗法,将光热剂吲哚菁绿(ICG)和化疗药物阿霉素(DOX)与可生物降解的聚合物H5进行共组装,制备具多重刺激响应性纳米药物。当ICG、DOX和H5质量比为2:1:7时,载药胶束的平均包封率(DLE)高达73.3%,载药量(DLC)可达22.1%。近红外光对人体组织的穿透性较好,不仅在短期照射下能产生一定的热量定点杀死肿瘤细胞,且升温能导致PNIPAM链的塌缩,照射后细胞产生的过量单线态氧能触发硫醚基团的氧化,从而能够加速药物的释放过程。通过细胞毒性评价、药物化学及光照稳定性和体外药物释放等实验,并同游离药物的相关参数进行对照,证明了该纳米载体具有较好的生物相容性、较高的药物包封率和刺激触发快速释药能力。与单一刺激相比,组合刺激(pH 5.3,光照,DTT)具有良好的协同作用,因此能更快速地进行药物释放。该研究为将纳米载体应用到动物体内进行肿瘤治疗奠定了工作基础。综上所述,本研究设计合成了一些具有多重刺激响应性、含线型和V型侧链的混杂接枝共聚物,研究了浊点、自组装等物理性能及其刺激依赖性,并考察了外界刺激对药物释放性能的影响。采用模型化双重温敏性接枝共聚物成功实现了温度诱导多级自组装,相关研究进展为深入探究具有相同化学组成纳米材料的形貌-性能-应用内在关系奠定了良好的工作基础。本研究丰富了接枝聚合物的种类,部分解决了含纳米片在内多种纳米结构便捷形成及可逆转变的难题,并初步探索了拓扑结构和化学组成等因素对材料性能和生物应用的影响。