聚合物形状双亲性分子的合成及组装

In these years, the researches on the shape amphiphiles have attracted intense interest in the materials science community. The developments in the synthesis and self-assembly of functional shape amphiphiles will result in the production of new materials. In this proposal, synthesis and self-assembly of polymer shape amphiphiles, and fabrication of advanced structures by co-assembly of the polymer shape amphiphiles with protein molecules are proposed. Two different shape amphiphiles, single-chain nanoparticle amphiphiles and surface micellar amphiphiles, will be employed in our researches. In the study of single-chain nanoparticle amphiphiles, single-chain nanoparticles will be grafted to the backbones of the linear polymer chains, and self-assembly of the polymers in aqueous solutions will be studied. In the meanwhile, studies on the co-assembly of mono-tethered single-chain nanoparticles and protein molecules in aqueous solutions will be made and self-assembled structures with bio-functionalities will be fabricated. In the study of surface micellar amphiphiles, surface micelles will be used as building blocks to self-assemble into ordered structures in organic solutions. The co-assembly of the surface micelles with protein molecules in aqueous solutions will also be studied. Based on the synthesis and self-assembly studies, the applications of the self-assembled structures will be investigated.

形状双亲性分子研究是近年来材料科学领域的研究热点，具有不同功能以及不同结构的形状双亲性分子的制备及自组装研究对新材料的开发具有重要意义。本项目拟通过分子设计合成具有不同拓扑结构的聚合物形状双亲性分子并研究其在溶液中的组装过程、结构控制以及与蛋白质分子的共组装从而构建具有生物活性的组装体。在研究中拟选用两类聚合物形状双亲性分子，一类是基于单分子链纳米粒子的聚合物形状双亲性分子，另一类是基于聚合物分子刷的表面胶束形状双亲性分子。在单分子链聚合物形状双亲性分子研究中，拟在线型聚合物主链上接枝单分子链纳米粒子，并研究接枝聚合物的组装过程及结构调控。同时也将合成线-球型单分子链纳米粒子并研究其与蛋白质大分子的共组装，构筑具有生物活性的组装体。在表面胶束研究中，拟以表面胶束为基本组装单元研究表面胶束的组装过程及结构调控，以及表面胶束与蛋白质大分子的共组装。在上述研究基础上，对组装体的应用进行初步探索。

形状双亲性分子研究是近年来材料科学领域的研究热点。在本基金资助下我们通过分子设计合成了具有不同拓扑结构的聚合物形状双亲性分子，并研究了其在溶液中的组装过程、结构控制以及与蛋白质分子的共组装等。在研究中我们选用了两类聚合物形状双亲性分子，一类是基于单分子链纳米粒子的聚合物形状双亲性分子，另一类是基于聚合物分子刷的表面胶束形状双亲性分子。在单分子链聚合物形状双亲性分子研究中，我们合成了形状双亲性Janus“孪生”单链纳米粒子，研究了单链纳米粒子和蛋白质的共组装。构筑了一类具有生物活性的组装体。在表面胶束研究中，我们研究了表面胶束的尺寸、形态结构控制；表面胶束在选择溶剂中的自组装过程及结构调控；表面胶束与蛋白质的共组装过程等。我们还以聚合物-蛋白质缀合物为形状双亲性分子研究了其与蛋白质分子的共组装过程。通过本项研究我们对形状双亲性分子的合成、结构控制以及溶液中的组装过程有了深入的了解。