贵金属-双亲性聚合物杂化胶粒自组装体的可控构筑和功能化

This project innovatively proposed a novel route to controllable construction of hybrid colloidosomes from noble metal-amphiphilic polymer "hybrid nano-unite". The mechanism that how to control the morphology, structure and functionality of the hybrid colloidosomes and the key fundamental issues on its applications in durg loading, targeted release are described as follows. (1) Thiol-group decorated amphiphilic random copolymer and block-copolymer with tunable component and hydrophilicity/hydrophobicity can be synthesized from the quantified modification of epoxy group. (2) A one-step route to noble metal-amphiphilic polymer hybrid nano-unite is achieved by growing noble metal nanoparticle under the shape direction of the amphiphilic copolymer in organic solvent. (3) The hybrid colloidosomes is constructed under the driving force of polymer chain hydrophobic aggregation and nanoparticle ordered arrangement, and it is featured by its stable drug encapsulation, photothermal conversion property and functionalization capability. (4) Besides its excellent drug controllable release, the fluorescence property derived from the small sized noble metal nanoparticle endows the hybrid colloidosomes with significant fluorescence imaging ability. (5) The potential applications of the hybrid colloidosomes as intelligent drug carrier in biomedical field are evaluated from many aspects including cytotoxicity, cellular uptake and animal in vivo experiments.

创新提出由贵金属-双亲性聚合物"纳米基元"可控构筑杂化胶粒自组装聚集体的方法。探讨自组装聚集体的形态、结构和功能的调控机理及其在药物负载、靶向释放领域的相关基础问题。 （1）基于环氧基量化改性，获得组成、亲/疏水比例可调的含巯基双亲性无规共聚物和嵌段共聚物；（2）有机相中以含巯基双亲性聚合物为模板合成贵金属纳米粒子，一步构筑贵金属-双亲性聚合物杂化纳米基元；（3）在链段疏水聚集力和纳米粒子堆砌力推动下，杂化纳米基元自组装构筑的胶粒聚集体具有稳定的药物负载能力、光-热转化特性和功能化改性空间；（4）小粒径贵金属纳米粒子所具有的荧光效应，使杂化胶粒自组装聚集体同时具有药物控释和荧光成像功能；（5）从细胞毒性、细胞吸收以及动物活体实验等方面深入评价杂化胶粒自组装聚集体作为智能型药物载体在生物医学领域的潜在应用。

本项目以聚合物和贵金属纳米粒子为自组装基元，借助自组装驱动力的开发与基元结构的设计，可控构筑杂化胶粒自组装聚集体，探讨其尺寸、结构、形貌及性能调控机制，研究其在药物负载、靶向释放领域的相关基础问题。主要研究结果如下：. （1）立足有机合成路线和分子结构设计，制备了一系列分子中含氨基、巯基、醛基、邻苯二酚基团的可聚合性单体。进而采用ATRP、RAFT等活性聚合法可控合成了链段中嵌有各类官能团的双亲性聚合物。重点探讨了单体所含官能团对活性聚合可控性的影响机制，为功能聚合物的设计提供了范例。.（2）以双亲性聚合物为自组装基元，系统探讨了疏水聚集、化学交联、金属-有机配位等驱动力作用下，双亲性聚合物有序化的热力学和动力学过程。可控制备一系列聚合物自组装体的同时，为功能自组装体的设计提供简单高效的新途径。尤其是邻苯二酚与过渡金属粒子配位驱动的聚合物自组装，在复杂结构有机/无机杂化自组装体的制备方面具有重要意义；而硼酸酯交联网络的有序化，为可降解自组装体的可控构筑提供了新思路。.（3）以含双硫键的双亲性聚合物和Au、Ag等贵金属纳米粒子为自组装基元，协同利用巯基与贵金属纳米粒子的强结合力，以及双亲性聚合物的疏水聚集，实现聚合物与贵金属纳米粒子的协同自组装，成功制备了核壳结构及多层结构的杂化胶粒自组装聚集体。尤其是双亲性聚合物与贵金属纳米粒子在球形结构中的层层自组装，为复杂结构聚合物/贵金属杂化纳米材料的可控合成建立了新方法。.（4）系统研究了聚合物纳米胶束、聚合物纳米凝胶、有机/无机杂化自组装体、聚合物/贵金属纳米粒子胶粒自组装聚集体的pH、温度、光、氧化-还原、糖类敏感性。揭示了各类自组装体的解组装、降解和表面电位变化动力学过程，摸清了自组装体本征性能与其组成、结构和形貌之间的内在关系。.（5）研究了系列自组装体对客体分子的包埋、可控释放性能，建立了自组装体对客体分子释放的动力学模型。将所制备的自组装体引入到生物医学领域，系统探讨了其细胞毒性、生物相容性及细胞摄取等性能，研究了其在生物医学领域的潜在应用。