具有选择性配位和动态交换特性的聚合物胶束的设计构筑

聚合物金属纳米杂化材料可广泛应用于绿色化学、生物医药、信息技术等领域，可控构筑与调控是其未来发展的关键。本项目拟模仿基于大分子配位的生物锌蛋白超分子构筑特征，设计构筑对溶液环境快速响应、具有选择性配位和动态交换特性的聚合物胶束。采用可见光活化室温RAFT聚合、醛胺缩合，设计合成不同结构的水杨醛亚胺衍生两亲性嵌段共聚物，构筑其聚合物配位胶束。探讨聚合物胶束的选择性配位和动态交换行为，及其与高分子结构、金属离子种类、介质组成、配体动态交换、金属离子选择性配位、溶液环境因素的关联性，实现聚合物胶束对溶液环境快速响应的选择性配位和动态交换。本项目的实施，将加深理解在纳米限域下高分子的选择性配位和动态交换行为及其影响因素，为设计构筑功能聚合物金属纳米杂化材料提供新思路，充实并拓展我们前期实现的可见光活化室温RAFT聚合。

在课题组成员共同努力下，我们圆满完成了本项目预定的研究任务，并进行了卓有成效的深入和拓展。主要科学贡献体现在：（I）在高分子合成化学方面，揭示了离子化伯胺单体可见光活化室温RAFT聚合反应特征，发展了一类简便快捷的可见光调控室温水溶液迭代RAFT聚合新方法，并成功运用于共聚结构各异的伯胺衍生水溶性高分子的合成；（II）在设计构筑具有选择性配位和动态交换特性聚合物胶束方面，发现了金属配位诱导高分子亚胺反应的自催化效应和跨尺度链内链间选择性配位的程序化演变，揭示了Ni(II)、Cu(II)、Zn(II)离子配位能力和配体空间排布差异性使高分子的超分子构筑多样化，揭示了锌离子与伯胺嵌段共聚物亚组分自组装的配体结构效应；（III）在高分子自组装和相互作用动态演化方面：揭示了分子和超分子结构调控的高分子胶束光化学和水凝胶热响应行为，发现了少数客体单元显著调节水溶性高分子热响应氢键作用协同，实现了选择性氢键作用调节水溶性聚合物预组织和热响应行为，设计构筑了分区化葡萄串状高敏感活性微区的三元共聚物纳米颗粒。本项目的实施为模仿金属蛋白构筑和深入探讨一类具有选择性配位和动态交换特性的高分子金属杂化纳米材料奠定了坚实的方法学基础。本项目的衍生顺利延伸到高分子的室温水溶液亚组分自组装，为从分子层面仿生模仿生物蛋白金属配位动态构建特征的后续研究确立了明确的发展方向。发表SCI收录论文11篇，1篇发表在Macromolecules, 3篇发表在Soft Matter, 3篇发表在Macomol. Rapid Commun., 2篇发表在Polymer Chemistry, 2篇发表在JPS Part A。在全国高分子学术论文报告会（2011, 2013）、高分子化学国际研讨会（2012）和第十三届泛太平洋高分子国际会议（2013）报告研究成果，在北京大学讲座“兴大报告”。培养出站博士后1名，培养毕业博士研究生1名、硕士研究生9名。