刺激响应型高分子聚合物,也被称为智能材料,它在近几十年的自然科学研究中,引起了科学家的广泛关注。虽然这些材料都是宏观的聚合物,但是它们能够对外部环境条件的微小变化产生不同的响应,并通过聚合物之间的自组装行为,将多种不同的响应型基团整合组装到同一个响应型聚合物材料内,从而使其结构,性质等发生改变。现今,由于人们对材料需求的改变,越来越多的智能材料被设计出来,并应用与工业与临床中。目前,这些智能材料在亲和分离;免疫测定;酶固定负载、回收利用和药物定向运输释放等生物医药和纳米科技领域都有着很好的应用前景。这些事实都说明了,刺激响应型高分子聚合物在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色,刺激响应型高分子领域还有着广阔的研究前景。聚合物链上响应性基团的性质决定了聚合物的刺激响应行为,将一种或多种响应性基团通过各种聚合手段添加到一个聚合物链中,就可以得到具有单一响应性或多重响应性的聚合物。常见的刺激条件有:pH、温度、离子强度、光、氧化还原以及主客体的相互作用。可以通过对这些外部刺激的调控,更精确的控制聚合物自组装后的形态变化;还可以通过对聚合物链中各响应性基团的数量的调控,使聚合物可以根据不同的需求适应更多的应用环境。本论文基于上述理论以及原子转移自由基聚合(ATRP)、开环聚合(ROP)、点击化学等方法,设计、制备了两种新型的多重刺激响应聚合物,并详细研究了它们的理化性质、自组装行为以及应用。研究内容如下所示:(1)核壳可互换聚合物的合成及其大小,数量可控的自组装行为研究本部分中,设计并合成了一种具有三重刺激响应能力的AB2C型聚合物材料(PDEAEMA-PNIPAAm2-PMAA),它可以对pH,温度和光进行响应。这种材料是通过主客体相互作用,将主体高分子β-CD-PNIPAAm-PDEAEMA,客体高分子Azo-PNIPAAm-PMAA相连接而得到。其中的主客体高分子都是通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法制得。所合成的聚合物,均已通过NMR,DLS,GPC等进行表征。在水溶液中,通过改变自组装的环境条件,可以获得三种具有不同核-壳结构的胶束。此外,当同时调控多种环境条件时,聚合物自组装后形成的核-壳结构胶束的尺寸也可以得到相应的控制。所得的AB2C型聚合物可以通过不同波长光的照射,使其在一种三重刺激响应聚合物(PDEAEMA-PNIPAAm2-PMAA)与两种双重刺激响应聚合物(β-CD-PNIPAAm-PDEAEMA 和Azo-PNIPAAm-PMAA)之间反复转变。通过转变得到的两种双重刺激响应聚合物在不同的温度与pH条件下,可以自组装形成四种不同的球型胶束,并同时具有响应能力。(2)多重响应聚合物载体PCL-hv-PNIPAAm@PCL-PMAA的制备及表征本部分中,通过ATRP、ROP、酯水解反应成功合成了聚合物链PCL-b-PMAA,客体聚合物链Azo-PCL以及主体聚合物链β-CD-PNIPAAm。再通过主-客体相互作用,将客体聚合物链与主体聚合物链相互连接,得到多刺激响应聚合物链PCL-hv-PNIPAAm。所合成的聚合物链段均用NMR、GPC等进行了分析,证实了所设计的聚合物链段已被成功合成。将合成的聚合物链段放在水溶液条件下进行自组装,使用透射电子显微镜可以观察到它们自组装形成了具有核壳结构的球形胶束。并通过DLS,UV-Vis光谱仪来探究了不同环境下,所形成的的球型胶束的响应能力,证实了所得到的球型胶束具有温度,光的双重响应能力。(3)载体PCL-hv-PNIPAAm@PCL-PMAA的固定化酶研究本部分主要是对载体材料PCL-hv-PNIPAAm@PCL-PMAA进行了固定化酶的研究。通过静电吸附作用,将果胶酶固定在载体的PMAA链段,最佳的固定化条件为10 U/mL的果胶酶与载体在25℃,pH 6的条件下反应4小时。与游离果胶酶相比,固定化后的酶对pH和温度的变化表现出更好的耐受性及更好的储存稳定性。当温度高于PNIPAAm的低临界溶解温度时,固定化果胶酶的相对活性被控制在约13%。还可以通过不同的光照进一步控制酶的相对活性,紫外光照射对固定化果胶酶的相对活性有约15%的影响。