含硫醚键共聚物的分子设计、组装以及具有介孔核结构聚合物胶束的制备

Polymer micelles with functional groups or functional molecules are called functional polymer micelles. Functional polymer micelles have found wide applications in nanotechnology and bio-medical science. In this proposal, synthesis of multicomponent polymers with disulfide bonds at junction points, and preparation and functionlization of polymeric micelles with mesoporous cores are proposed. Three types of polymers with different topological structures, including star polymers, block-graft polymers and comb-comb polymers, will be synthesized in this project. In the structures of the polymers, there are disulfide bonds at the junction points between two different hydrophobic chains. Self-assembly of the polymers in solutions will also be investigated. By controlling polymer structures and environmental conditions, the morphologies and sizes of the poymeric micelles can be controlled. After cleavage of the disulfide bonds by Bu3P, polymeric micelles with mesoporous cores are obtained. Chemical reactions between functional molecules and thiol groups on the walls of the pores, result in functional polymeric micelles.

功能化的聚合物胶束是指带有功能分子或由功能分子修饰的聚合物胶束。近年来功能性聚合物胶束在纳米技术以及生物医学领域得到广泛应用。本项目拟在合成连接点为硫醚键的多组分聚合物基础上制备核内具有介孔结构的聚合物胶束，并实现聚合物胶束的功能化。首先合成三种具有不同拓扑结构并在疏水聚合物链连接点上带有硫醚键的三臂星形聚合物、嵌段-接枝聚合物和梳-梳形聚合物。在合成的基础上，对聚合物在溶液中的自组装行为进行详细的研究。通过控制聚合物结构、组装条件等实现对胶束形态结构及尺寸的调控。加入三丁基磷后硫醚键断裂，经分离得到核内具有介孔结构的聚合物胶束。利用介孔壁上巯基基团与功能分子间的化学反应，制备一系列功能化的聚合物胶束。

在本面上基金资助下我们主要从事了如下几方面的研究：（1）连接点为二硫键的PEG- PDMAPS-Biotin三臂星形聚合物的合成及组装；（2）连接点为二硫键的POEGMA-b-(PtBMA-g-PDMAEMA) 嵌段-接枝聚合物的合成及组装；（3）连接点为二硫键的接枝聚合物的合成；（4）具有介孔核结构的聚合物胶束的制备；（5）聚合物分子刷与嵌段共聚物及蛋白质-聚合物缀合物共组装的研究；（6）连接点为二硫键的线-环形嵌段聚合物的合成及组装。通过这些研究我们合成了一系列具有不同拓扑结构，含有二硫键的聚合物，为研究含有动态化学键的聚合物的合成打下了良好的基础。在合成工作的基础上，我们利用组装的方法制备了多种不同化学组成、结构及功能的组装体，包括：球形胶束，囊泡结构，纤维结构，具有介孔核结构的胶束以及空心胶囊结构等。这些功能结构的构筑为进一步开发功能高分子材料打下了坚实的基础。在实验工作基础上我们在Macromolecules，Biomacromolecules，Chem. Eur. J.，Polym.Chem等杂志上共发表14篇文章（均为第一标注），培养了6名博士和6名硕士。