智能微纳米凝胶的可控制备及应用

微纳米凝胶具有高的含水量和稳定性、生物相容性以及可调节的物理、化学、机械等性质，在许多领域有着广阔的应用。然而由于凝胶独特的交联网络结构，传统制备方法难以实现微纳米凝胶的结构和性能的精确调控。本项目的研究目的是通过控制超支化聚合物交联反应的进行来实现智能微纳米凝胶的可控制备；希望得到的微纳米凝胶具有结构、粒径和稳定性的可调控功能。具体的研究手段是首先制备并筛选具有高效末端离去基团的超支化聚合物，而后将聚合物溶液均匀分散为微纳米液滴再通过调节pH控制交联反应的进行来精确调控微纳米凝胶的结构、粒径和稳定性；同时清楚地理解药物载体对微纳米凝胶性能的要求、凝胶性能与结构之间的关系以及凝胶结构与聚合物结构之间的关联，由此有目的地设计和合成相应聚合物来制备符合载体性能需要的微纳米凝胶。此类可控制备方法对于发展下一代微纳米凝胶体系可提供重要的指导意义。

微纳米凝胶具有高的含水量和稳定性、生物相容性以及可调节的物理、化学、机械等性质，在许多领域有着广阔的应用。然而由于凝胶独特的交联网络结构，传统制备方法难以实现微纳米凝胶的结构和性能的精确调控。本项目的研究目的是通过控制交联反应的进行来实现微纳米凝胶的可控制备；希望得到的微纳米凝胶具有结构、粒径、稳定性和降解性的可调控功能。.项目的主要研究内容是微纳米凝胶的可控制备、功能构筑及普适化制备初步探索。我们首次提出了可控交联新策略，通过调节酸碱度或紫外/可见光的照射精确控制交联反应的进行，实现了凝胶在纳米、微米及宏观多尺度下的可控制备。该可控制备方法为发展功能可定制的新型凝胶体系提供了一个重要手段。项目研究已达到预期目标，发表了12篇通讯文章：2篇ACS Macro Lett. (2012; 2015); 3篇Polym. Chem. (2013; 2014; 2016); 3篇ACS Appl. Mater. Interfaces (2014; 2015; 2015); 2篇Chem. Commun. (2014; 2015); 2篇Langmuir (2014; 2015)，申请中文专利5项（201310159738.8; 201310378478.3; 201310538028.6; 201410356279.7; 201410608491.8），同时有若干篇的相关文章仍在准备中。.我们设计一类具有易断裂重排的双硫键连接核壳结构的两亲性超支化高分子，通过调节聚合物水溶液的酸碱度可触发或终止体系巯基双硫键交换反应来精确控制交联反应的引发、终止及再引发，实现了水凝胶的可控制备。通过交联体系微纳米化，如先分散为微纳米液滴，再触发交联反应，实现了单层到三层微纳米水凝胶粒子的可控制备，证明得到的微纳米凝胶粒子具有结构、粒径和稳定性的可调控功能。以纳米凝胶粒子为模板，通过交替沉积无机、有机、无机涂层，成功构筑了多层多功能杂化凝胶纳米粒子：如羟基磷灰石涂层的杂化纳米凝胶在体内对骨膜的诱导生长呈现出良好的效果。.我们通过调节疏水内核的种类，探索了凝胶的可控普适化制备，初步推测具有双硫键连接疏水核/亲水壳结构的功能材料适合用于凝胶的可控制备。我们也实现了水凝胶的光触发可控制备，与pH控制相比，光控方法更简单、易操作、与体系非直接接触，在时间和空间上更容易实现水凝胶的定制化制备。