基本信息
- 項目名稱：
- 以環(huán)三膦腈為核的星形聚（N-乙烯基己內酰胺）的合成及性能研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本作品設計合成合成了4個新的星形鏈轉移劑和以環(huán)三膦腈為核、PVCL為臂的六臂星形聚合物。對星形聚合物的溫度響應性能的研究結果表明，兩個新的星形聚合物具有溫度響應特性，而且LCST均在生理溫度范圍內，因而在藥物的靶向釋放方面具有潛在的應用價值。該論文的研究結果對于新型藥物控釋載體材料的開發(fā)利用具有實際的意義。
- 詳細介紹：
- 星形聚合物是含有多條相同或相異的線形鏈，通過數目有限的結點將各鏈端與中心核體連接起來的一類聚合物。與相應的線形聚合物相比，星形聚合物具有獨特的空間構型、較低的粘度、鏈端含有更多的反應官能團，可接枝位點多等多種特性。由于星形聚合物設計簡單、結構新奇、性能獨特，因而在藥物緩釋控釋、生物、分離、光電材料和催化等領域具有廣闊的應用前景。 利用活性聚合法制備結構規(guī)整的星形聚合物已成為高分子科學領域研究的熱點之一。其中，可逆加成-斷裂鏈轉移（RAFT）自由基聚合是最近十多年發(fā)展起來的可控/活性自由基聚合方法，具有適用單體廣泛、聚合條件溫和、合成的聚合物分子量和分子結構可控、分子量分布較窄等優(yōu)點，在合成結構清晰和可控的星形、嵌段、超支化、樹枝狀等多種復雜結構聚合物合成中得到了廣泛應用。而要成功實現(xiàn)RAFT聚合，關鍵是設計合成合適的鏈轉移劑（CTA）。 聚(N-乙烯基己內酰胺)（PVCL）是一種溫度響應性聚合物，其低臨界溶液溫度(1ower critical solution temperature，LCST)處于生理溫度范圍內(30~40℃)，而且PVCL具有較好的生物相容性，在生物和醫(yī)藥材料中有著極其廣泛的應用潛力。具有與人體溫度相近LCST的聚合物形成的高分子材料，能自動感應病原體或熱原（如發(fā)熱、腫瘤）存在下人體溫度的變化，使材料產生智能化相變，藥物釋放速度加快；當身體正常時，材料即恢復原狀，釋藥速度也隨之下降，形成應答式釋藥系統(tǒng)，從而實現(xiàn)藥物在病灶區(qū)的定時、定點可控釋放，最大限度地降低藥物的不良反應。但至今關于PNVCL的活性聚合的文獻報道屈指可數，而采用RAFT聚合合成星形PVCL則尚未見報道。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 以環(huán)三膦腈為核星形聚合物，由于具有高耐熱性和良好的結晶性能等特點，在高分子藥物、耐火材料、高分子液晶等方面有很好的應用價值。而聚(N-乙烯基己內酰胺）是溫度響應性聚合物，其LCST正好處于生理溫度范圍內，而且PVCL無毒，具有較好的生物相容性，在生物和醫(yī)藥材料中有廣泛的應用潛力。設計合成以環(huán)三膦腈為核、PVCL為臂的星形聚合物可望結合三者之優(yōu)良性能，獲得結構新穎、性能優(yōu)異的功能高分子材料。
科學性、先進性及獨特之處
- 設計合成了兩個新的以環(huán)三膦腈為核的星形鏈轉移劑（CTA），并采用近十多年發(fā)展起來的RAFT活性/可控自由基聚合技術，成功合成了兩個新的以環(huán)三膦腈為核、PVCL為臂的星形聚合物，所得聚合物分子量可控，分子量分布較窄，而且具有溫度響應特性。目前，國內外尚未見星形PVCL的研究報道。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 構筑并控制合成出結構規(guī)則、形狀新穎和具有特殊功能的高分子化合物，以滿足近年來材料科學、生命醫(yī)學等領域的需要，已成為高分子合成研究的一個重要方面。本作品合成的新型六臂星形聚合物，結構清晰，分子量可控，分子量分布較窄，在生理溫度范圍內，具有溫度響應特性，為新型聚合物的設計合成和藥物靶向釋放載體的開發(fā)利用提供了有益的信息，也具有潛在的應用價值。
學術論文摘要
- 設計合成了兩個新的以環(huán)三膦腈為核的硫代氨基甲酸酯和黃原酸酯星形鏈轉移劑，分別用它們調控N-乙烯基己內酰胺（VCL）的RAFT聚合，成功合成了兩個新的以環(huán)三膦腈為核、聚(N-乙烯基己內酰胺)（PVCL）為臂的星形聚合物。用1HNMR、IR、MALDI-TOF-MS或ESI-MS對新化合物的結構進行了確證。GPC-MALLS的測定結果表明，兩個新聚合物的分子量可控，分子量分布較窄（PDI分別為1.27和1.32）。初步的性能研究結果表明，兩個以環(huán)三膦腈為核的星形PVCL具有溫度響應性能，其較低臨界溶液溫度(LCST)在生理溫度范圍內，而且隨濃度的增大而降低，但當濃度增加到3mg/mL時，其LCST值不再降低。星形PVCL在藥物的靶向釋放方面具有潛在的應用價值。
獲獎情況
- 本論文擬發(fā)表于SCI收錄刊物《高分子學報》雜志上。 第十七屆云南師范大學學生課外學術科技作品競賽三等獎。 獲“青春彩云南·動感地帶杯”第六屆云南高校青年學術科技作品競賽一等獎。
鑒定結果
- 研究結果為結構規(guī)整、分子量可控的星形聚合物設計合成提供信息。兩個星形聚合物有溫度響應特性，LCST在生理溫度范圍內，在藥物控釋方面具有潛在應用價值，對于新型藥物控釋載體材料開發(fā)具有實際意義。
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 利用活性聚合法制備結構規(guī)整的星形聚合物已成為高分子科學領域研究的熱點之一。其中，可逆加成-斷裂鏈轉移（RAFT）自由基聚合是最近十多年發(fā)展起來的可控/活性自由基聚合方法,具有適用單體廣泛、聚合條件溫和、合成的聚合物分子量和分子結構可控、分子量分布較窄等優(yōu)點，在合成結構清晰和可控的嵌段、星形、超支化、樹枝狀、無規(guī)及梯度等多種復雜結構聚合物合成中得到了廣泛應用。例如，Pan等利用RAFT反應，以硫代苯甲酸為初始物，經三步反應構建起八臂或十六臂的星形大分子鏈轉移劑，其末端存在引發(fā)RAFT反應的二硫代酯官能團，引發(fā)劑中全部是由氮碳鍵與酰胺鍵構造成的柔性鏈分子骨架，形態(tài)良好，聚合物簡單穩(wěn)定，反應可控性很強。但尚未見將RAFT聚合法用于合成以環(huán)三膦腈為核的星形聚合物的研究報道。 聚(N-乙烯基己內酰胺)（PVCL）是一種溫度響應性聚合物，其較低臨界溶液溫度(LCST)正好處于生理溫度范圍內(30~40℃)，而且PVCL水解后不產生小分子酰胺化合物，具有較好的生物相容性，在生物和醫(yī)藥材料中有著極其廣泛的應用潛力。然而，目前尚未見星形PVCL的文獻報道。 以環(huán)三膦腈為核的非線性聚膦腈高分子，由于具有高耐熱性和良好的結晶性能等特點，在耐火材料，高分子藥物，高分子液晶等方面有很好的應用價值。例如，Yuan等以環(huán)三膦腈為核，利用ε-已內酯進行開環(huán)聚合，成功地合成了六臂星形聚合物。之后，他們又利用開環(huán)聚合的方法，成功地合成了一類十八臂星形支化聚合物，利用星形支化結構與聚乳酸的無定形結晶性使聚己內酯鏈段的結晶性得到改善，降解速率加快。目前，以環(huán)三膦腈為核的星形聚合物的研究多集中于利用星形支化結構改善聚己內酯、聚丙交酯等的降解性能方面，而具有溫度響應特性的以環(huán)三膦腈為核的星形PVCL的設計合成尚未見報道。 基于以上分析，本作品結合星形聚合物、PVCL和環(huán)三膦腈的良好性能，設計合成了兩個新的以環(huán)三膦腈為核的星形鏈轉移劑（CTA），分別用它們調控N-乙烯基己內酰胺（VCL）的RAFT聚合，成功合成了兩個新的具有溫度響應性能的以環(huán)三膦腈為核、PVCL為臂的星形聚合物。
