聚合物囊泡的智能響應(yīng)行為

邵洪志

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163318)

聚合物囊泡的智能響應(yīng)行為

邵洪志

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163318)

本文綜述了聚合物囊泡的響應(yīng)外部刺激的行為。我們分析了聚合物智能囊泡的刺激反應(yīng)，除了對傳統(tǒng)的刺激，如pH、溫度、氧化/還原，光的敏感性。通過對分析不同刺激下聚合物智能囊泡的反應(yīng)，從而對聚合物囊泡的應(yīng)用有指導(dǎo)作用。

聚合物囊泡；智能；刺激響應(yīng)

一、囊泡PH響應(yīng)

PH被認為是控制納米膜釋放[1]和封裝最重要的影響因素，一個聚合物的pH響應(yīng)性是通過質(zhì)子化和去質(zhì)子化循環(huán)得到在弱酸性和/或多元弱酸在嵌段共聚物在不同pH值，或pH誘導(dǎo)改變。嵌段共聚物和多肽嵌段共聚物已被用來做pH響應(yīng)共聚物。

2005年杜和Armes不同PH下的可調(diào)滲透率膜。囊泡是由聚(環(huán)氧乙烷)-b-聚[2 -(二乙基氨基)乙基 甲基丙烯酸-3 -(三甲氧基甲硅烷基)甲基丙烯酸丙酯]、[PEO-b-P(DEA-s-TMSPMA)]在氧雜環(huán)戊烷/水混合物。在室溫甲醇中通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法(ATRP)合成了兩親共聚物。疏水性的P(DEA-s-TMSPMA)嵌段形成的囊泡膜，隨后可在水溶液中交聯(lián)通過膜上TMSPMA原位溶膠-凝膠反應(yīng)。PDEA單元由于pH響應(yīng)被嵌入到膜上。在低pH時。PDEA質(zhì)子化變的親水，那將在膜上產(chǎn)生滴漏點。結(jié)果是膜上的門打開，滲透率增加。相反，如果PH增加，PDEA去質(zhì)子化和變的疏水，那將密封膜上的滴漏點。結(jié)果是膜上的門逐漸閉合，滲透率降低。

因此，門的大小能通過PH適當?shù)恼{(diào)節(jié)。這將導(dǎo)致滲透率和控制釋放和密封。在這項工作中的一個關(guān)鍵進展是通過膜上溶膠-凝膠化學交聯(lián)。這能保證囊泡的形狀，但膜的滲透率能通過改變?nèi)芤簆H值來改變。

二、囊泡溫度響應(yīng)

在溫度的改變情況下，共聚物中一部分的疏水或親水基團改變。N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)是溫感單體，它的共聚物有較低的臨界溶液溫度。較低的臨界溫度是由于聚合物分子量，末端基，嵌段共聚物的整體結(jié)構(gòu)。(NIPAM)在32℃臨界溫度下溶解，32℃以上不溶解。因此，有(NIPAM)的兩親嵌段共聚物通過改變溫度在純水中得到聚泡和其他形狀。

例如，2006年，聚[N-(3-氨基丙基)-甲基丙烯酰胺鹽酸鹽]- b-PNIPAM(PAMPA-b-PNIPAM)，通過可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合得到。當?shù)陀谂R界溫度時聚合物溶解。當高于臨界溫度時，囊泡可被PAMPA與聚(丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸鈉)(PAMPS)的交聯(lián)反應(yīng)結(jié)構(gòu)封鎖。這個離子交聯(lián)是可逆的，因此可被用來提供穩(wěn)定的傳輸應(yīng)用，也允許促進快速移除或降解囊泡。

三、囊泡氧化還原響應(yīng)

在純水中制備PEO-b-PPS-b-PEO三嵌段共聚物以防止在氧化環(huán)境中膨脹。PPS代表聚(丙烯硫化物)。環(huán)硫陰離子聚合合成共聚物。疏水性PPS被轉(zhuǎn)換成親水性聚(丙烯亞砜)和聚(丙烯砜)暴露于氧化環(huán)境，如H2 O2中。這破壞了的囊泡膜，導(dǎo)致分子溶解氧化共聚物，利用濁度測量證實。在這項工作中十小時的氧化后聚合物囊泡(在水溶液中的高濁度)解離成聚合物鏈(幾乎為零的濁度)。這些氧化反應(yīng)的囊泡可能作為藥物載體的納米容器。

四、囊泡光感響應(yīng)

聚合物囊泡解離可以可逆地和不可逆地，用UV/可見光或近紅外光。對光敏感的聚合物囊泡的制備的基本概念是將一個發(fā)色團的疏水嵌段結(jié)構(gòu)，其對光反應(yīng)可以導(dǎo)致的構(gòu)象或結(jié)構(gòu)的變化，從親水/疏水平衡轉(zhuǎn)向囊泡結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。最常用的是液晶偶氮苯發(fā)色團(LC偶氮)。它的棒狀反式配置使其比它的順式的形式更穩(wěn)定，而其順式異構(gòu)體是彎曲的，并趨于破壞的混合物相結(jié)構(gòu)。

例如，嵌段共聚物組成的側(cè)鏈偶氮苯聚甲基丙烯酸酯-b-聚(丙烯酸)(PAZOMA-b-PPA)，PAZOMA形成膜，PAA形成冠。通過改變UV和視光，得到膠束與囊泡之間的轉(zhuǎn)變。這些偶氮苯聚合物自組裝不能用光完全破壞或摧毀。變光或光性的原理可以擴展到許多聚合物。也就是說其他光活性物子可能摻入聚合物鏈實現(xiàn)可逆的親水/疏水性變化。

五、總結(jié)與展望

自組裝技術(shù)制備的聚合物囊泡近年來受到越來越多的科學關(guān)注。在本文中，提出了“智能”功能嵌段共聚物囊泡如那些對外界刺激引起結(jié)構(gòu)變化的制備應(yīng)用的最新進展，形態(tài)或控釋。在這個點上，我們對聚合物囊泡可以響應(yīng)外部刺激，如溫度，pH值或氧化還原的變化。對這些材料的潛在應(yīng)用進行了探索。這些納米結(jié)構(gòu)的發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)是現(xiàn)實世界的應(yīng)用。

[1]孟鳳華,鐘志遠.刺激響應(yīng)性聚合物囊泡用于控制性藥物釋放[J].蘇州市自然科學優(yōu)秀學術(shù)論文匯編 (2008-2009),2010.

[2]王龍海,洪春雁.響應(yīng)性支化聚合物的合成,組裝及其生物醫(yī)藥應(yīng)用[J].高分子學報,2017,2(2):200-213.

邵洪志(1991.1-)，男，漢族，遼寧人，東北石油大學，碩士，研究方向：石油與天然氣工程。