小分子水凝胶自组装模板法制备形貌可控的导电聚苯胺纳米结构

设计具有确定形貌的纳米结构并使其具有特定的功能一直是纳米技术中一个富有挑战性的课题，构筑新型的导电聚苯胺纳米结构，是一个多学科交叉的热点研究方向，在理论和应用方面均具有重要的意义。本申请拟1）以前期合成的胆酸酯衍生物小分子水凝胶剂为模型化合物，在其结构中引入能与高分子单体发生如氢键、∏-∏、包结络合等相互作用的功能基团，合成出一系列新型的小分子水凝胶剂；2）以其作为基本的构筑单元，研究其在水凝胶中自组装聚集体的超分子结构和形成机制，探索温度、化学环境，外来物质（如高分子单体，质子酸等）等对超分子结构的形态、大小和稳定性的影响；3）以此自组装聚集体为模板，采用化学氧化聚合法制备聚苯胺纳米结构。通过改变胆酸酯衍生物水凝胶剂的分子结构，凝胶环境来获得如线性纤维、双螺旋、管状和空心球等多种聚集形态，同时控制聚合条件等因素，来获得形态可控的聚苯胺纳米结构。

设计具有规则形貌的纳米结构并使其具有特定的功能一直是纳米技术中一个富有挑战性的课题。构筑形貌可控的聚苯胺纳米结构，是一个多学科交叉的热点研究方向，在理论和应用方面均具有重要的意义。. 本项目围绕“小分子水凝胶自组装模板法制备形貌可控的导电聚苯胺纳米结构”开展了研究工作并取得了如下成果：. 1）胆汁酸是胆汁的主要成分，难溶于水。其生理功能是以胆汁酸盐的表面活性为基础，在水溶液中自组装形成组装结构，这种组装结构在生理条件下可以容纳和转运胆固醇等脂溶性分子通过细胞膜。我们以具有自组装能力的胆酸为母体，将它分别与一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇和聚乙二醇400等缩二醇进行酯化反应，合成了一系列的胆酸酯。其中一些胆酸酯在水溶液中形成了具有三维网络结构的水凝胶，而另一些则在水介质中自组装形成了双股螺旋组装结晶纤维，XRD和分子建模等实验技术推测该螺旋结晶存在左手六重螺旋管状空腔结构。. 2）通过稀盐酸水解在水溶液中预组装的胆酸酯，室温下培养出胆酸的组装结晶。该胆酸结晶在上海同步辐射光源的生物大分子线站（BL17U）成功的获得了单晶衍射数据，通过CrystalClear解出晶体结构。根据其单晶结构，我们推测胆酸钠在水溶液中形成了带有疏水空腔的菱形四聚体结构，胆酸盐的甲基所在的疏水面朝里形成疏水空腔，胆酸分子的3位羟基之间形成氢键作用，胆酸分子羟基所在的亲水面朝外，与水分子形成氢键作用，稳定了四聚体。这些结果不仅有助于人们从分子水平认识胆汁酸盐的生理功能，而且对于深入研究某些肝胆疾病（如胆结石等）的致病机理具有重要意义。. 3）以胆酸酯衍生物为单体，合成了一系列温敏型共聚物，研究了它们的温敏性质和相变行为，考察了聚合物结构与温敏性质的关系，构建了新的温敏水凝胶体系。以水凝胶为模板，利用氧化聚合的方法，获得了非常罕见的棒状聚苯胺纳米结构，详细研究了聚合条件（包括水凝胶因子含量、氧化剂用量、体系pH值等）对聚苯胺纳米结构的影响。. 4）在国家自然科学基金的资助下，目前相关研究成果已在国外较高水平刊物上发表学术论文XXXX篇（原计划5-7篇）；培养博士研究生1名（任怡），硕士研究生5名（余竹芳，吴锐，孙传鹏，梁金焕，韩玉巧）；参加了2012年中国化学会第16届反应性高分子学术研讨会（2012年7月21日-23日，兰州），提交会议论文2篇。