两亲嵌段共聚物的合成及其自组装研究进展

嵌段共聚物自组装原理
嵌段共聚物是由两种或更多不同单体组成的高分子，其中每一种单体呈现出不同的化学性质和结构。

这种高分子结构的独特性质使得它们具有自组装能力，能够通过调节嵌段共聚物的化学结构和相互作用来控制其自组装行为。

嵌段共聚物的自组装是由两种相互作用力驱动的，一种是共价键的化学结构，另一种是非共价的物理相互作用力。

对于嵌段共聚物而言，化学结构的变化可以通过改变单体的化学性质和序列来控制，而物理相互作用力则可以通过调节嵌段共聚物的溶剂、温度、离子强度和pH值等参数来控制。

在嵌段共聚物的自组装过程中，一般会出现两种不同的相，即亲水相和疏水相。

这两种相的形成与嵌段共聚物的化学结构和相互作用有关，通常情况下亲水相由亲水单体组成，疏水相由疏水单体组成。

在溶液中，嵌段共聚物会自组装成各种形态的结构，如球形微胶囊、棒状胶束、片状薄膜等。

这些结构的形成与嵌段共聚物的化学结构和相互作用密切相关。

例如，如果嵌段共聚物的两端具有相同的亲水性，则很容易形成球形微胶囊；如果嵌段共聚物的两端具有不同的亲水性，则很容易形成棒状胶束。

总之，嵌段共聚物的自组装原理是一种将化学和物理相结合的过程，通过调节嵌段共聚物的化学结构和相互作用力，可以控制其自组装行为，形成各种不同形态的结构。

这种自组装技术在纳米科技、生物医学和材料科学等领域都有着广泛的应用。

嵌段共聚物的自组装与应用嵌段共聚物是由两个或多个不同的单体通过化学键连接形成的高分子分子链。

这种高分子结构的独特之处在于，不同单体所构成的均等分布在分子链内，而且具有一定的序列性，即斯加夫特—克朗威尔嵌段共聚物。

这种高分子具有极其丰富的自组装行为，在立方体、棒状、薄膜、纤维等多种形态中表现出惊人的多样性。

嵌段共聚物的自组装行为主要受两个方面因素影响，一是化学结构，二是外部条件，例如溶液中的温度、溶剂和浓度等因素。

在此基础上，人们发现嵌段共聚物不同的组装行为，诸如薄膜、微球、液晶、胶束以及纳米线等，各种组成的结构的实现依赖于先微观结构的控制，从而实现了宏观结构的完美组装。

薄膜型嵌段共聚物薄膜型嵌段共聚物种类繁多，可以分为单层薄膜和多层薄膜类型。

单层薄膜的制备可以通过静电自组装、摆线涂布、层层吸附等不同的方法完成制备，例如PS-b-PMMA和PS-b-PVP嵌段共聚物。

多层薄膜的制备是在单层薄膜的基础上，通过多次的重复操作可以得到。

例如，PAA-b-PNA可以制备出二维和三维的结构芯片，该结构具有良好的生物相容性，可用于生物医学等领域的应用。

微球型嵌段共聚物微球型嵌段共聚物具有资料分子缩成小球的优良性质，可以制备出不同成分和粒径，且在石墨烯等多种表面上实现可控性组装。

例如，PMMA-b-PS嵌段共聚物可以制备出超精细的单晶球形PMMA载体，其应用于光子晶体、半导体和生物传感器等领域，具有非常重要的应用价值。

液晶型嵌段共聚物液晶型嵌段共聚物是通过制备响应性结构，使其在特定条件下表现出液晶相行为，具有独特的柔性、可调性和响应性。

例如，PEG-b-PCL和PEG-b-PLA等嵌段共聚物可以制备出具有较高弯曲弹性的液晶胶体粒子，这种粒子可以作为外部刺激的响应载体，在高分子药物传递、光子晶体、生物膜和细胞组织工程等领域上具有潜在的应用。

纳米线型嵌段共聚物纳米线型嵌段共聚物具有狭长而尖锐的形态，独特的自组装方式和几乎无限制的应用优势。

含有聚氨基酸的嵌段共聚物的合成、自组装及应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚氨基酸是一类具有良好生物相容性和可调控性的重要高分子材料。

嵌段共聚物由不同的聚合物块按照一定的次序和比例通过共价键连接而成，具有多样化的结构和功能。

含有聚氨基酸的嵌段共聚物能够通过合理设计和调控，实现不同形态的自组装行为，从而在材料科学、生物医学、纳米技术等领域展现出广阔的应用前景。

本文主要探讨含有聚氨基酸的嵌段共聚物的合成、自组装及应用方面的研究进展。

首先，我们将介绍合成含有聚氨基酸的嵌段共聚物的两种常用方法，并分析它们的优缺点。

然后，我们将探讨含有聚氨基酸的嵌段共聚物在自组装过程中的机制和形成的结构。

最后，我们将重点关注含有聚氨基酸的嵌段共聚物在不同领域的应用，如药物传输系统、纳米材料制备和功能材料等方面的研究进展和应用前景。

通过本文的研究，我们将深入了解含有聚氨基酸的嵌段共聚物在合成、自组装和应用方面的最新进展，并展望其未来的发展方向。

希望本文能够为相关研究者提供有益的参考和启示，促进该领域的进一步研究和应用。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要围绕着含有聚氨基酸的嵌段共聚物的合成、自组装及应用展开讨论。

整篇文章共分为引言、正文和结论三个主要部分。

在引言部分，我们首先概述了含有聚氨基酸的嵌段共聚物的研究背景和意义。

接着，我们对文章的结构进行了介绍，让读者明确了解到全文的组织方式。

最后，我们明确了本文的主要目的，即深入了解含有聚氨基酸的嵌段共聚物的合成、自组装及其应用领域，旨在推动相关领域的研究和应用的发展。

正文部分主要分为三个小节。

首先，我们详细介绍了含有聚氨基酸的嵌段共聚物的合成方法。

其中，我们提供了两种主要的合成方法，并分别进行了讨论。

这些合成方法涵盖了常用的技术手段，以帮助读者充分了解这些嵌段共聚物的制备过程。

接下来，我们探讨了含有聚氨基酸的嵌段共聚物的自组装过程。

在本节中，我们首先解释了自组装的机制，以便读者能够理解这一过程的原理和关键因素。

两亲性纳米胶束载药系统的研究进展摘要本文综述了由两亲性共聚物制备纳米胶束用于载药系统的研究进展，并进一步介绍这些载药系统的优点及应用。

关键词两亲性共聚物纳米胶束前言两亲性共聚物是同时含有亲油性与亲水性高分子链段的大分子物质只有独特的溶液性质，聚集特性，表面活性，生物相容性，溶液选择性等。

两亲性高分子在选择性溶剂中发生微相分离,可以形成具有疏溶剂核与溶剂化壳的自组装结构——聚合物纳米胶束[1]是研究得较多的一种非常重要的药物载主要用于对疏水难溶药物的增溶作用。

在肿瘤的治疗上目前采用的主要是化疗，即利用化学药物杀、抑制肿瘤细胞的生长繁殖和促进肿瘤细胞的分化，但是化疗治疗肿瘤在杀伤肿瘤细胞的同时，也将正常细胞和免疫(抵抗)细胞一同杀灭，化疗依然无法根治肿瘤且药物利用度不高。

肿瘤耐药的机制错综复杂经典的产生耐药的原因是抗肿瘤药物在进入肿瘤组织后无法到达靶细胞内的分子靶点或者无法达到有效的胞内浓度。

而与传统剂型相比，纳米载药体系的优点是粒径10—100nm，能在血液中长时间循环并保持稳定；在靶位表现更好的生物膜穿透性能；可保护核苷酸，防止被核酸酶降解。

具有缓释、控释与靶向给药的特点，提高了生物利用度；降低了毒副作用；增加了药物稳定性；丰富了药物的剂型选择，减少了用药量等在纳米铁微粒表面包覆一层聚合物后，可以固定蛋白质或酶，以控制生物反应。

很多纳米颗粒在体内的吸收和分布具有一定的规律。

如肿瘤血管对纳米颗粒有较高的通透性，因此可用纳米载体携带药物靶向作用于肿瘤组织。

另外，还可以利用纳米载体的一些特异的物理性质向靶位点转运药物。

通过连接特异性抗体和配体介导载体由细胞内吞途径被摄取或通过干扰技术从基因水平减少外排蛋白表达纳米载体能够克服外排蛋白而使更高浓度的药物在胞内蓄积。

另外随着新型刺激响应性材料的出现药物在肿瘤细胞内的释放时间和释放位置可通过采用不同种类和比例的聚合物进行调节也开发出了可同时包载多种药物的纳米载体使药物同时达到肿瘤部位可控制药物释放的纳米载体已成为现实。

2009年春博政考核姓名：李昌华学号：SA07020003系别：高分子材料与工程（20）Email：chli@日期：二零零九年六月两亲性及全亲水性嵌段聚合物在水溶液中的超分子自组装行为摘要：在过去的几十年里，水溶液中嵌段聚合物的超分子自组装行为受到了越来越广泛的关注。

研究报道，它们在药物释放，影像，遥感，和催化等领域的应用都取得了重大突破。

除了嵌段单元的序列长度，分子量，溶剂和链结构都能极大地影响它们在一些选择性的溶剂中的自组装性能。

这篇文章主要介绍了两亲性和全亲水性嵌段聚合物(DHBCs)的非线性链拓扑结构，包括杂臂星形嵌段聚合物，树状嵌段共聚物，环状嵌段共聚物，梳状共聚物刷。

发展脉络众所周知，两亲性嵌段聚合物可以在水溶液中自组装成的多种形态，包括：球状，棒状，片状，囊泡，大型复合胶束或囊泡【1-5】。

在过去的几十年中，由于嵌段共聚物组装体在药物释放【6-8】，成像【9-14】，遥感【15, 16】和催化【17-21】领域有着重要的应用，因而这一领域得到了越来越广泛的关注。

全亲水性嵌段聚合物(DHBCs)是一类特殊的两亲性嵌段聚合物，由化学性质不同的两嵌段或多嵌段组成，每个嵌段都有水溶性。

大多数情况下，全亲水性嵌段聚合物其中的一个嵌段的水溶性足以促进聚合物的溶解和分散，另一个嵌段为环境敏感水溶性聚合物。

当外部环境如pH值，温度，离子强度和光照发生变化时，其由水溶性的嵌段转变为不溶性的嵌段并出现胶束化行为【22-26】。

某些环境响应性的DHBCs甚至可以表现多重胶束化行为，通过调节外部环境条件其可以形成两种或多种具有反转结构的纳米尺度聚集体【22, 23, 26-32】。

DHBCs在稀水溶液中独特的环境敏感自组装行为成为近年来高分子自组装领域研究的一个新的热点，关于其的研究将进一步扩大嵌段聚合物组装体的应用范围。

该部分主要介绍领域发展的基本脉络，主要集中描述近几年来两亲性和全亲水性嵌段聚合物超分子自组装体具有的非线性链拓扑结构，包括杂臂星型聚合物，树枝状嵌段聚合物，环状嵌段聚合物和梳型嵌段聚合物。

以两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物为模板制备纳米TiO2WO3光催化剂的开题报告一、研究背景纳米材料的制备及应用一直是材料科学领域的热点研究方向之一。

近年来，纳米光催化剂的研究及应用在环境污染治理和能源领域中得到了广泛关注。

同时，嵌段共聚物也因其在纳米材料制备中的应用而备受关注。

两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物在纳米材料制备中的应用尚未得到大规模的研究，因此本研究将以两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物为模板，制备纳米TiO2WO3光催化剂。

二、研究内容1.制备两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物以ε―己内酯和丙烯酸为原料，通过环氧乙烷开环聚合获得两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物。

2.利用两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物为模板，制备纳米TiO2WO3光催化剂通过与钨酸钠反应后，与钛酸四丁酯进行水热反应，得到纳米TiO2WO3的前驱体；再将其加入两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物溶液中，进行自组装，形成纳米TiO2WO3@两亲性PCL-b-PAA复合材料。

通过热解两亲性PCL-b-PAA模板，获得纳米TiO2WO3光催化剂。

3.表征纳米TiO2WO3光催化剂的结构和性质利用X射线衍射、透射电镜、傅里叶变换红外光谱、氮吸附—脱附实验等技术对制备的纳米TiO2WO3光催化剂进行表征，分析其结构和性质。

4.评价纳米TiO2WO3光催化剂的光催化性能以亚甲基蓝、罗丹明B等有机染料为模型污染物，评价纳米TiO2WO3光催化剂的光催化降解效果，研究优化其光催化性能。

三、研究意义1.探究两亲性PCL-b-PAA嵌段共聚物作为模板制备纳米光催化剂的方法及其应用；2.提高纳米光催化剂的制备效率和催化性能；3.为环境污染治理和能源领域提供新的可持续发展技术。

Vol .29高等学校化学学报No .22008年2月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 419～424两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象王　征,涂春玲(天津大学药物科学与技术学院,天津300072)摘要　以壳聚糖为主链,聚乙二醇单甲醚为亲水性链段,癸二酸为疏水链段,合成了一系列两亲性壳聚糖衍生物.通过FTI R,1H NMR 和X 射线粉末衍射等手段对壳聚糖衍生物进行了结构表征,由元素分析方法计算出衍生物的取代度.采用直接溶解法制备了壳聚糖衍生物的空白胶束,通过透射电子显微镜(TE M )观察了胶束的形态.由动态光散射(DLS )测定了胶束的粒径及分布,并以芘为分子探针,通过荧光光谱法测定了壳聚糖衍生物的临界聚集浓度(CAC ).研究结果表明,壳聚糖主链上疏水链段的取代度越大,其衍生物的临界聚集浓度越低,相同浓度下的胶束的粒径也越小.关键词　两亲性壳聚糖衍生物;胶束;自聚集;临界聚集浓度(CAC )中图分类号　O631 文献标识码　A 文章编号　025120790(2008)022*******收稿日期:2007207216.基金项目:国家自然科学基金(批准号:20674055)和天津市自然科学基金(批准号:05YFJ MJC11200)资助.联系人简介:王　征,女,博士,副教授,主要从事药物缓控释材料的研究.E 2mail:wangz1966@yahoo .com聚合物胶束是一种新型的给药系统,由两亲性聚合物组成,在水性环境中其疏水基团凝聚成内核并被由亲水性链段构成的栅栏包围[1].聚合物胶束具有很窄的粒径分布及独特的核2壳结构,这类胶束容易包封疏水性药物,体内分布独特,能增加药物对肿瘤组织血管壁的渗透[2],实现被动靶向释放(即EPR 效应).在药物控释体系中,聚合物胶束作为广泛的药用高分子载体,可增加药物的溶解度、代谢稳定性和循环时间,还能提高转基因表达的水平和持续时间[3,4].近年来,为了提高药物和基因的运送效率及减少毒副作用,具有靶向性和环境刺激敏感性的智能型胶束不断被开发出来.壳聚糖是一种生物相容性良好的可降解碱性多糖,具有一定的药理活性[5].壳聚糖主链上具有—OH 和—NH 2反应基团,是制备接枝聚合物的优良材料,Lee 等[6]发现壳聚糖的疏水改性衍生物具有自聚集现象,这意味着如果在壳聚糖的主链上引入合适的疏水链段,壳聚糖有望成为难溶性药物的载体,以胶束的形态给药.聚乙二醇(PEG )具有生物相容性好、低毒及非免疫原性等优异性能,在体循环中能防止与血液接触时血小板在材料表面的沉积,逃避网状内皮系统的捕捉,因此能够有效地延长被修饰物在体内的半衰期,提高药物的传递效果[7].本文设计以壳聚糖为主链,聚乙二醇单甲醚为亲水性链段,癸二酸为疏水链段对壳聚糖进行改性,合成了一系列两亲性聚合物,并用此聚合物制备胶束,探讨疏水链段及亲水链段对临界聚集浓度和胶束粒径的影响,以期筛选出适合作为难溶性抗肿瘤药物的注射给药载体,由于壳聚糖的氨基具有pH 敏感性,肿瘤组织的pH 值比正常组织要低,当含药胶束进入肿瘤组织后,壳聚糖链段溶胀,使药物释放出来,达到被动靶向与控制释放的双重目的.1　实验部分1.1　试剂与仪器聚乙二醇单甲醚(mPEG ),分析纯,M n =2000,Fluka 公司;壳聚糖(CS ),食品级,脱乙酰度为8016%,黏均分子量为48000,浙江金壳生物化学有限公司;癸二酸(S A ),分析纯,天津市江天化工技术有限公司;12(32二甲胺基丙基)232乙基碳二亚胺盐酸盐(E DC ・HCl ),分析纯,上海延长生化科技发展有限公司;芘,分析纯,天津阳光允能生物技术开发有限公司;EC 型透析袋(截留分子量为14000),上海绿鸟科技发展有限公司.B I O2RAD3000型(美国)红外光谱仪(K B r压片);Varian I N OVA NMR型核磁共振波谱仪(500MHz,美国);Vani o2EL元素分析仪;X′Pert Pr o X射线衍射仪(荷兰帕纳科公司),X2光管管压为45kV,管流为30mA,记录衍射角(2θ)10°～80°范围内的衍射光谱;970CRT型荧光分光光度计;B I2200S M广角激发光光散射仪,检测器与入射光的夹角为90°.1.2　壳聚糖衍生物的合成与表征参照文献[8]方法合成N2癸二酰基壳聚糖.将一定量的壳聚糖在40mL体积分数为1%的乙酸中充分溶解,用60mL甲醇稀释.将不同量的癸二酸(癸二酸与壳聚糖残基的摩尔比分别为012∶1,013∶1,015∶1)溶解于甲醇,将其滴加到壳聚糖溶液中后,加入EDC・HCl(EDC・HCl与癸二酸的摩尔比为2∶1),室温下磁力搅拌12h,再加入等摩尔的E DC・HCl,继续反应12h后,减压旋转蒸发除去甲醇,将剩余物用水溶解,用0105mol/L Na OH溶液透析12h后,用蒸馏水透析5d,将透析袋里的液体用0145μm微孔滤膜过滤,将滤液冷冻干燥,得到N2癸二酰基壳聚糖.参考Harris[9]提出的方法进行mPEG的醛化.将10g mPEG加入到30mL DMS O中,抽真空,充氮气,用注射器加入511mL乙酸酐,室温下磁力搅拌反应24h.反应结束后将混合液滴入到400mL冷的无水乙醚中沉淀,将沉淀减压过滤,然后用无水乙醚洗涤沉淀3次,所得产物为mPEG2CHO,于30℃真空干燥24h,收率为90119%.采用羟胺法测定产物的醛化度为60114%.参照文献[10]方法合成N2mPEG化壳聚糖.称取017728g壳聚糖,在40mL体积分数为2%的乙酸与甲醇的混合溶液(体积比为1∶1)中充分溶解,将一定量的mPEGG2CHOCHO(壳聚糖残基与mPEG2 CHO摩尔比分别为9∶1,6∶1,415∶1,4∶1,3∶1,2125∶1)溶于甲醇中后,将其滴加到壳聚糖的乙酸/甲醇溶液中,在氮气保护下于室温磁力搅拌24h,用1mol/L Na OH溶液调pH值至615,继续搅拌1h后滴加K BH4的甲醇悬浮液(K BH4与mPEG2CHO的摩尔比为5∶1),磁力搅拌24h,减压旋蒸除去甲醇,将剩余物用蒸馏水溶解后透析7d,每12h换1次水,将透析袋中的液体以10000r/m in的速度离心30m in,将上清液和沉淀分别冷冻干燥,由上清液干燥得到的产品即为N2mPEG化壳聚糖.将N2mPEG化壳聚糖溶解于甲醇与水的混合溶剂中,加入不同摩尔比的癸二酸,待其充分溶解后,加入催化剂E DC・HCl(EDC・HCl与癸二酸的摩尔比为2∶1),抽真空,充氮气,于室温磁力搅拌反应12h后补加等量的EDC・HCl,反应24h后旋转蒸发除去甲醇,剩余液体在0105mol/L Na OH溶液中透析12h,然后在蒸馏水中透析5d,将透析袋中的液体用0145μm微孔滤膜过滤,滤液经冷冻干燥,得到产物N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖.1.3　两亲性壳聚糖衍生物的自聚集行为1.3.1　溶解性实验　以H2O,CH2Cl2和CH3OH为溶剂测试N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖和N2癸二酰基壳聚糖的溶解性能,以10mg产物溶解于10mL溶剂中为可溶,否则为难溶.1.3.2　自聚集胶束形态　将5mg N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖溶解在5mL双蒸水中,超声10m in 后用0145μm微孔滤膜过滤,取滤液在碳膜铜网上滴样,用台灯照射干燥后,用JE OL100CX2Ⅱ型透射电子显微镜观察胶束形态.在另一个碳膜铜网上滴样,用台灯照射干燥后,用磷钨酸的乙醇溶液染色,自然干燥后,用Phili p s TECNA I G2F20场发射透射电子显微镜观察胶束形态.将5mg N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖溶解于1mL二氯甲烷中,超声下缓慢滴加到5mL双蒸水中,滴加完毕后于50℃加热30m in,除去二氯甲烷.用0145μm微孔滤膜过滤,取滤液在碳膜铜网上滴样,用台灯照射干燥后用JEOL100CX2Ⅱ型透射电子显微镜观察胶束形态.将5mg N2癸二酰基壳聚糖溶解在5mL双蒸水中,超声10m in后,用0145μm微孔滤膜过滤,取滤液2滴在碳膜铜网上制样,干燥后,用磷钨酸的乙醇溶液染色,自然干燥后,用JE OL100CX2Ⅱ型透射电子显微镜观察.1.3.3　临界聚集浓度的测定　以芘为分子探针,用970CRT型荧光分光光度计测定壳聚糖衍生物的临界聚集浓度(Critical aggregati on concentrati on,CAC).将310mg芘溶于50mL甲醇中备用,每次取100μL含芘的甲醇溶液于西林瓶中,自然挥干甲醇.按直接溶解法将衍生物配成3116×10-4～024高等学校化学学报 Vol.29　2mg/mL 9个不同的浓度样品,用刻度吸管取6mL 聚合物水溶液加入到准备好的含芘的西林瓶中,超声30m in,放置12h 后测定荧光光谱,计算CAC .2　结果与讨论2.1　N 2癸二酰基壳聚糖的表征壳聚糖和N 2癸二酰基壳聚糖的FTI R 谱图如图1所示.与壳聚糖的谱图相比,N 2癸二酰基壳聚糖F i g .1　FT I R spectra of ch itos an(a )and N 2acyl ch itos an(b,c )n (S A )∶n (CS ):b .0.2∶1;c .0.3∶1.的I R 谱图中在1650和1560c m -1处出现了明显的特征峰,分别对应酰胺的羰基伸缩振动的酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带,此处的峰强度主要受取代度的影响.在2850～2950c m -1之间的峰为脂肪酰基的—CH 2的伸缩振动带,其强度受取代度的影响.1710～1760c m -1之间没有出现吸收峰(酯羰基的特征吸收峰),因此可以证实壳聚糖与癸二酸反应时,形成的是酰胺键,而不是酯键.当改变癸二酸与壳聚糖的摩尔比时,N 2癸二酰基壳聚糖的取代度变化列于表1.由表1可以发现,N 2癸二酰基壳聚糖的取代度随着癸二酸与壳聚糖的摩尔比的增大而增大.Table 1　D S of N 2sebacoyl ch itos an der i va ti ves n (S A )/mmol n (CS )/mmol n (C )/n (N )DS (%)110551848150115561762919021557155481472.2　N 2m PEG 化N 2癸二酰基壳聚糖的表征N 2mPEG 化壳聚糖和N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖通过1H NMR 表征.N 2mPEG 化壳聚糖的1H NMR (D 2O ),δ216处的峰归属为—NHCH 2CH 2O —中与N 相邻的碳上的H;δ3126处的峰归属为N 2mPEG 化壳聚糖衍生物中的mPEG 的—OCH 3;δ3156～3161之间的峰归属于mPEG 的—CH 2O —中的H 、壳聚糖上的H 23,H 24,H 25与H 26.δ2110附近的峰归属于与酰胺键相连的甲基质子,由于此处有残留溶剂峰,所以化学位移的积分面积并不成比例.证明已将mPEG 成功地接枝到了壳聚糖的主链上.F i g .2　1H N M R spectru m of N 2m PEG substituted N 2sebacoyl ch itos anN 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖的1H NMR(CDCl 3)谱图如图2所示.δ1124的峰为癸二酸链段中亚甲基质子引起的;δ1161～1168处的峰为癸二酰基羰基的β位亚甲基氢的化学位移;δ1195为癸二酰基羰基的α位亚甲基氢的化学位移;δ3137处的峰归属于N 2mPEG 化壳聚糖衍生物中mPEG 的—OCH 3;δ3155～3177之间的峰归属于mPEG 的—CH 2O —中的H 及壳聚糖上的H 23,H 24,H 25与H 26;δ2110附近的峰归属于与酰胺键相连的甲基质子.N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖中癸二酰基的取代度通过1H NMR 谱图中癸二酰基重复单元—CH 2—的H 的积分面积与mPEG 中的—OCH 3的H 的积分面积计算.本文合成N 2mPEG 化N 2脂肪酰基壳聚糖时所用的N 2mPEG 化壳聚糖中mPEG 的DS 均为23156%.N 2mPEG 化N 2脂肪酰基壳聚糖中脂肪酰基的DS 列于表2.可以看出,当癸二酸与N 2mPEG 化壳聚糖的投料摩尔比从1∶013增大到1∶1时,124　No .2　王　征等:两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象癸二酸的取代度也呈现增大的趋势(从10196%到45127%).Table 2　D S of N 2m PEG substituted N 2sebacoyl ch itos an der i va ti vesn (N 2mPEG chit osan )/mmol n (S A )/mmol DS of mPEG (%)DS of acyl gr oup (%)0110110231564512701101052315638156011010323156101962.3　壳聚糖衍生物的X 射线衍射分析壳聚糖衍生物及其原料的X 射线衍射图如图3所示.图3谱线a,b,c,d 和e 分别为mPEG 、壳聚糖、N 2mPEG 化壳聚糖(DS =23156%)、N 2mPEG 化N 2癸二酰壳聚糖(mPEG 的DS =23156%,癸二酸F i g .3　X 2ray d i ffracti on pa ttern s a .mPEG;b .CS;c .N 2mPEG substituted CS;d .N 2mPEG substituted N 2sebacoyl CS;e .N 2sebacoyl CS .的DS =38156%)和N 2癸二酰基壳聚糖(DS =29190%)的X 射线衍射图.作为结晶性聚合物,mPEG 在22°和27°处有比较强的衍射峰,壳聚糖在12°和23°处有比较强的衍射峰,N 2mPEG 化壳聚糖在22°和27°处仍然出现了吸收峰,但是其强度明显变小,在12°的衍射峰消失,说明产物不是两者的物理混合物.与N 2mPEG 化壳聚糖相比,N 2mPEG 化N 2癸二酰壳聚糖在22°和27°的衍射峰的强度进一步减弱.由谱线e 可以看出,引入的癸二酰基破坏了壳聚糖原有的高度结晶性,壳聚糖的结晶峰变得很弱.2.4　壳聚糖衍生物的溶解性能不同取代度的壳聚糖衍生物的溶解性能测试结果见表3.壳聚糖具有高度的结晶性,难溶于水和常规有机溶剂,只能在某些酸中溶解(如HCl 、醋酸、丙烯酸等).当壳聚糖主链引入的mPEG 或者癸二酰基足以破坏壳聚糖本身的结晶性而疏水作用又不至于太强时,则所获得的衍生物在水中或者在有机溶剂中的溶解度会明显提高.N 2癸二酰基壳聚糖在水中的溶解性良好,难溶于有机溶剂(样品1和2),但当癸二酰基的取代度足够大时(如样品3的取代度为48147%),所得到的产物在二氯甲烷中具有良好的溶解性能,而N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖无论在水中还是在有机溶剂中都具有良好的溶解性能.结果表明,癸二酰基取代的壳聚糖衍生物具有良好的溶解性能,可以推测癸二酸取代时主要为单端基取代,而不是发生了交联反应,因为交联的壳聚糖衍生物不可能具有良好的溶解性能.Table 3　Solub ility of N 2m PEG substituted N 2sebacoyl ch itos an der i va ti ves3Samp leDS of mPEG (%)DS of acyl gr oup (%)H 2O CH 2Cl 2CH 3OH CS00---108150+–+2029190+-+3048147+++42315645127+++52315638156+++62315610196+++ 3+:Soluti on;-:no s oluti on .2.5　壳聚糖衍生物的胶束形态图4是壳聚糖衍生物胶束的TE M 照片.图4(A )是N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖直接溶解于双蒸水中制备出来的胶束的TE M 照片,可见球形粒子比较均匀.图4(B )是N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖先溶解于二氯甲烷,然后滴加到双蒸水中,并加热挥干二氯甲烷所制备胶束的TE M 照片.图4(B )中的粒子并不像图4(A )中粒子那样呈规则的球形,而是呈雪花一样的形状.D ing 等[11]认为这是胶束粒子之间的组合现象,虽然看起来像雪花,但实际上是由一个个球状或者柱状胶束组合而成的.图4(C )是N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖胶束用磷钨酸染色后的照片,由于场发射透射电镜观察224高等学校化学学报 Vol .29　效果更好,而且磷钨酸染色后照片的对比度增加,图片看起来更清晰.亲水性的物质能吸附磷钨酸而染色,测试用的铜网支架是镀疏水碳膜的,因此不能染色,胶束的外壳是亲水性的mPEG,能染上颜色,但图4(C )中整个胶束都被染上了颜色,这可能是由于本文制备的N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖的疏水链段癸二酸远远短于亲水链段mPEG,疏水内核很小,亲水链段太长造成的.F i g .4　TE M i m ages of ch itos an der i va ti ve m i celles(A )N 2mPEG substituted N 2sebacoyl CS m icelles p repared by diss olving in double 2distilled water;(B )N 2mPEG substituted N 2sebacoyl CS m icelles p repared by diss olving in CH 2Cl 2firstly and then dr opp ing in double 2distilled water;(C )N 2mPEG substitu 2ted N 2sebacoyl CS m icelles dyed with phos photungstic acid;(D )N 2sebacoyl CS m icelles dyed with phos photungstic acid .图4(D )是N 2癸二酰基壳聚糖用磷钨酸染色后的TE M 照片,图4(D )中球状的粒子中央并未染上颜色,这是疏水的内核,而外层则能看见一层黑晕,这是壳聚糖的亲水基团吸附磷钨酸造成的.通过TE M 照片可以发现,N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖与N 2癸二酰基壳聚糖均能在水中自聚集形成胶束,而且后者的疏水基团更加明显.2.6　临界聚集浓度(CAC)及自聚集形成的胶束粒径的测定以芘为分子探针通过荧光光谱法测定壳聚糖衍射物的CAC .芘的荧光发射光谱依次在373,379,384,390和410n m 附近出现五重发射峰,其中第一发射峰与第三发射峰的强度比(I 1/I 3)反映出溶剂的极性.I 1/I 3随着溶液极性的减小而下降.当两亲性分子浓度在CAC 以下时,随着浓度的增大,I 1/I 3比值基本不变,当达到CAC 之后,I 1/I 3比值会急剧减小,以两亲性分子的浓度的对数对I 1/I 3作图,得到两条斜率相差很大的直线,两条直线的交点为两亲性分子的CAC 的对数.荧光测定条件:λex =339nm ,λem =350～450n m ,激发狭缝宽度5nm ,发射狭缝宽度5nm ,样品池厚度为1c m.采用直接溶解法制备了壳聚糖衍生物的空白胶束,质量浓度均为1mg/mL.采用B I 2200S M 广角激发光光散射仪测定胶束粒径及其分布.不同取代度的壳聚糖衍生物的临界聚集浓度及自聚集形成胶束的平均粒径列于表4.Table 4　CAC and d i a m eters of the ch itos an der i va ti vesSa mp leDS of mPEG (%)DS of acyl gr oup (%)CAC /(mg ・mL -1)Mean diameter/nm 10815001086911420291900107671133048147010685510423156451270109311318523156381560112016319623156101960114018315 对于不同取代度的N 2mPEG 化N 2癸二酰基壳聚糖和N 2癸二酰基壳聚糖,CAC 随着癸二酰基取代324　No .2　王　征等:两亲性壳聚糖衍生物的合成及其自聚集现象424高等学校化学学报 Vol.29　度的增大而减小.比较N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖与N2癸二酰基壳聚糖的CAC发现,后者明显小于前者,这是由于前者中亲水链段所占比例太大,而疏水链段所占比例太小所致.比较不同取代度的N2mPEG化N2脂肪酰基壳聚糖的胶束粒径发现,当疏水链段相同时,疏水链段的取代度越高,其CAC越小,胶束的粒径越小.这是因为疏水链段的取代度越高时,形成一个胶束所需要缔合的聚合物的分子束越少,因此形成的胶束的粒径也越小.对于N2脂肪酰基壳聚糖,胶束的粒径也是呈现随着疏水链段取代度的增大而减小的趋势.本文合成的N2mPEG化N2癸二酰基壳聚糖和N2癸二酰基壳聚糖两亲性的壳聚糖衍生物均能够在水中自聚集形成胶束,而且具有较小的胶束粒径和较低的临界胶束浓度,有望用作难溶性抗肿瘤药物的载体.参　考　文　献[1]　LU B in(陆彬).New Techniques and Ne w Dosage For m s of D rugs(药物新剂型与新技术)[M],Beijing:Peop le′s Health Press,2005:58—59[2]　Yoo H.S.,Park T.G..J.Contr olled Release[J],2001,70(1):63—70[3]　Jeong J.H.,Park T.G..J.Contr olled Release[J],2002,82(1):159—166[4]　W akebayashi D.,N ishiya ma N.,Ya masaki Y.,et al..J.Contr olled Release[J],2004,95(3):653—664[5]　Y ANG D ian2Er(杨典洱),L I N Xiao2Yi(林晓怡),WANG Yan2L i(王艳丽),et al..Che m.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J],2006,27(7)1277—1281[6]　Lee K.Y.,Jo W.H..Macr omolecules[J],1998,31:378—383[7]　Greenwald R. 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