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β-环糊精是由7个葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键相联而形成的环状低聚糖。β-环糊精独特的结构决定了其空腔疏水性、表面亲水性的性质,并且也决定了β-环糊精上C-6-OH、C-2-OH和C-3-OH各自的反应特性,另外β-环糊精具有优良的生物相容性和低毒性,使得它在众多领域有着极高的研究和应用价值。将高分子和环糊精通过各种合成路线设计以化学键合的方法构建成环糊精高分子,不仅能保留部分β-环糊精的特性,更重要的是能表现出特定高分子的性能。聚丙烯酸(PAA)是一种聚电解质高分子材料,通过活性自由基聚合技术将其接枝到β-环糊精核上形成环糊精高分子,借助聚丙烯酸的PH敏感性、亲水性能、识别吸附作用以及和环糊精结合后展现出的新的结构特性,使其在分离分析技术、生物医学工程、环境保护和其它领域中有着非常大的潜在用途。
在本研究工作中,通过利用不同的可控/“活性”自由基聚合技术,合成了两种不同系列的基于β-环糊精的星型聚合物,分别是β-CD-g-(PS-b-PtBA(PAA))21和β-CD-g-PtBA7(PAA7),并使用后者来稳定Fe3O4磁性纳米粒子的制备过程,探索基于β-环糊精的星型聚合物在合成复合纳米粒子方面的应用。主要工作包括:
1.首先β-环糊精与二溴异丁酰溴反应,使β-环糊精上21个羟基全部溴化,然后使用原子转移自由基聚合(ATRP)方法引发苯乙烯(St)单体聚合,得到21臂的星型聚合物β-CD-g-PS21；接着继续使用原子转移自由基聚合方法在星型聚合物β-CD-g-PS21上引发丙烯酸叔丁酯(tBA)单体聚合,得到以聚苯乙烯为内嵌段、聚丙烯酸叔丁酯为外嵌段的21臂星型嵌段聚合物。然后在三氟乙酸(TFA)中使聚丙烯酸叔丁酯水解,使外嵌段的聚丙烯酸叔丁酯转变成聚丙烯酸,最终得到β-CD-g-(PS-b-PtBA(PAA))21。
2.先用带有酰氯官能团的三硫酯(BSPAC)和β-环糊精的21个羟基中的7个伯羟基反应,再对其余14个仲羟基保护后得到可用于可逆加成一断裂链转移自由基聚合反应(RAFT)的小分子引发剂β-CD-RAFT2,然后利用β-CD-RAFT2引发丙烯酸叔丁酯(tBA)单体进行本体聚合,得到以β-环糊精为内核,以PtBA为臂的七臂星型聚合物。最后在三氟乙酸中水解,得到七个臂为PAA的多臂星型聚合物β-CD-g-PtBA7(PAA7)。
3.采用合成出来的以β-环糊精为核、PAA为臂的七臂星型聚合物,通过化学共沉淀的方法,制备了不同聚合物含量组成的复合Fe3O4磁性纳米粒子。通过各种表征手段进行分析,证明已成功制备出含有星型聚合物的复合Fe3O4磁性纳米粒子,并且所得到的复合磁性纳米粒子具有较高的饱和磁化强度和很好的超顺磁性。