均聚物自组装的研究

Self-assembly is believed to be the only chemical issue among 25 major scientific problems to be solved in the 21st century. Compared with precise self-assembly of biological molecular in vivo，chemical self-assembly still has a long way to go. Amphiphilic block polymers with two or more chemically different segments can self-assemble into micelles, vesicles, nanorod, or other morphologies as a result of energetic repulsion effect between hydrophobic component and hydrophilic component. This behavior would not be expected of a common homopolymer with only one component up to now. In this projet, we prepare a series homopolymer via common free radical polymerization. After we introduce ion binding with CHn unit of hopolymer, though this homopolymer has only one component, not only it can self-assemble like a well-defined amphiphilic block copolymer, but also its self-assembly can be easily manipulated via the ions.

化学自组装被认为是21世纪亟待解决的25个重大科学问题中唯一的化学课题。与生物体内的可控性强、精密度高的生物分子自组装相比，化学自组装的可控性还比较差，需要发展新的组装方法；此外，水溶性DNA和蛋白在离子和"伴侣蛋白"的作用下可以组装成具有复杂结构组装体，然而，目前自组装所用的高分子都是含有两亲性单元的共聚物或"均聚物"。对于单一亲水性的均聚物，能否在其它的离子或"伴侣分子"的作用下进行组装，一直是科学界思考的问题。我们提出能否有离子像"伴侣蛋白"调控蛋白的组装那样，来调控均聚物的自组装。在该项目中，我们利用I-,SCN-和ClO4-等离子作为含杂原子的均聚物中轻微带正电荷的CHn单元的"伴侣离子"来调控均聚物中CHn单元的亲水性与亲油性，通过离子的浓度、溶液的温度等条件来控制这些离子与CHn单元之间相互作用来调节亲水区与亲油区的比例，从而有效地调控均聚物的自组装。

化学自组装被认为是21世纪亟待解决的25个重大科学问题中唯一的化学课题。与生物体内的可控性强、精密度高的生物分子自组装相比，化学自组装的可控性还比较差，需要挖发展的组装方法；在生物体内，水溶性DNA和蛋白在某些离子和“伴侣蛋白”的作用下可以组装成具有复杂结构、功能性的组装体，能自组装的人工合成的高分子有两亲性单元的共聚物。受“伴侣蛋白能调控蛋白组装的启发，我们采用活性聚合的方法合成了单一亲水性的均聚物（PNIPAM, POEMA, PPO, PPV均聚物等)在其它的离子或“伴侣分子”的作用下进行组装的原理，详细研究了均聚物与离子间的相互作用的原理，调控形貌的控制方法等。在实验中我们发现I-,SCN-和ClO4-等离子作为含杂原子的均聚物中轻微带正电性的CHn单元的“伴侣离子”来调控均聚物中CHn单元的亲水性与亲油性，通过离子的浓度、溶液的温度等条件来控制这些离子与CHn单元之间相互作用的大小来调节亲水区与亲油区的比例，从而有效地调控均聚物的自组装。