（高分子化学与物理专业论文）基于葡聚糖接枝聚（n异丙基丙烯酰胺）的温敏性胶束载药体系的研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 利用动态光散划、透射电镜、凝胶渗透也谱和核磁，l 振研究了筒聚糖接枝聚( n 一异硼基 丙烯酰胺) ( d e xl r a n ，g r a f tp n i p a a m ，p g p ) 的温敏性胶束化行为。当水溶液的温度达到低 临界溶解温度( l c s t ) 时，d g p 中的p n i p a a m 组分发生亲疏水相变，d g p 分子相互聚集，形 成了以p n i p a a m 为内棱，d e x t r a n 为外壳的稳定的胶束。溶液中的粒子尺寸迅速增加到l o o n m 左右，并| _ = l 这种温敏性胶求化行为是可逆的。l c s t 以及形成的胶束的尺寸都与d g p 浓度削 关。当d g p 浓度提高时，l c s t 略有下降，商胶柬尺0 则显著增加。对于高浓度的d g pi m 言 ( 1 0 m g m 1 ) ，当溶液温度超过l c s t 继续r 升时，形成尺、j 收缩的坍塌的胶束，其原蚓可能 是山】。刀温所导致的d c x t r a n 分了链运动加删。即使“ 水溶液的温度没有达到l c s t 时，d g p 依然形成了松散的聚集体，尺、j 在2 0 nj n 左右，这可能是j 。d e x t r a n 组分和p n i p a a m 组分 在水t f i 的溶解性4 、同而造成的。随着溶液浓度的提高，聚集体的尺、j 先增加后减小，削分子 链接触收缩的理论列此进行了解释。 利用浊度法、示差扫描量热法( i ) s c ) 和动态光散射研究了外加混合核苜酸( m n ) 对于 d g p 水溶液胶束化行为的影响。d g p 的l c s t 随者所加入的抓量的增多而呈线性r 降，这和 外加兀机盐类对于队i p a a m 的l c s t 影响类似。d s c 的结果表明，即使l c s ti 、降，但相变过 程中的热焓却变化不大，表明所加入的m n 可能并没有直接和d g p 发生相互作用。动态光散 射的结果表明在浓度为l m g m l 的d g p 水溶液r h 当外加心浓度较低时( 3 0 r i g m ) ，温度达 到l c s t 时d g p 所形成的胶柬其尺寸要比在纯水中的大，而且随着温度的进。步上升，胶束 尺寸减小，这和高浓度( 1 0 m g m 1 ) d g p 纯水溶液中的现象类似。当外加m n 浓度较高时 ( 6 0 m g m 1 ) ，即使在l c s t 以f 时d g p 也形成了大尺寸的聚集体，温度升至i , c s t 以上时，由 于p n i p a a m 组分的疏水丰u 互作用导致聚集体尺寸下降。这表明外加m n 产生的盐效应是由干 使得水溶液对于d g p 而言从睦溶剂转为劣溶剂。 利用d g p 作为高分子载体制备了吲哚美辛载药胶束【i i m ) 。当温度低于l c s t 时，虽然 纯的d g p 在水溶液中不会形成胶束，但是稳定的】l m 依然可以形成，而且其最大载药量达到 4 52 。我们认为吲哚美寸和i ) g p 之问所产生的氢键作用是低温下产生稳定i l m 的丰要原因， 这点得到了红外光者的证实。体外药物释放试验表明当温度高于l c s t 时i l m 水溶液表现 出了暴释行为，其原冈是由于温度升高致使这种氢键作用被削弱。 关键词：葡聚糖接枝聚( n 异丙基丙烯酰胺) ，温敏性，胶束化，盐效应，混合核苷酸，哼 哚美辛 浙江大学硕士学位沧文 a b s t r a c t t h e n n o s e n s i t i v em i c e l l i z a t i o no fd e x t r a n g r a f t p o l y ( n i s o p r o p y l a c r y l a u l i d e ) ( d g p ) w a ss t u d i e d b yd y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ( d l s ) ，t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p e ( t e m ) ，g e lp e r m e a t i o n c h r o m a t o g r a p h y ( g p c ) a n dn u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c e ( n m r ) w h e nt h ea q u e o u ss o l u t i o n t e m p e r a t u r er e a c h e dt h el o w e rc r i t i c a ls o l u t i o nt e m p e r a t u r ef 1 c s t ) t h ep n l p a a mc h a i nj nd g p t u r n e df r o mh y d r o p h i l et oh y d r o p h o b e w h i c hl e a d e dt ot h ef o r m a t i o no fm i c e l l ew i t hp n l p 从m a sc o r ea n dd e x t r a na ss h e l l t h ep a r t i c l es i z ei n c r e a s e dt oa b o u tlo o n ma l m o s ti n s t a n t a n e o u s l y a n ds u c ht h e r m o s e n s i t i v em i c e 川z a t i o nw a sr e v e r s i b l et h el c s ta n dp a r t i c l es i z ed e p e n d e do n t h ed g p sc o n c e n t r a t i o n w h e nt h ec o n c e n t r a t i o nw a sh i g h t h el c s td e c r e a s e ds l j g h t l y , w h i l et h e p a r t i c l e s i z ei n c r e a s e dd r a m a t i c a l l y a sf o rt h ed g pw i t hh i g hc o n c e n t r a t i o n ( 1 0 m m 1 ) ，t h e p a r t i c l es i z eo ff o r m e dm i c e l l ed e c r e a s e dt of o r mt h ec o l l a p s e dm i c e l l ea l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo f t h et e m p e r a t u r et om i dh i g h e rt h a l lt h el c s tt h er e a s o nm i g h tb et h ee n h a n c e dm o l e c u l a rc h a i n a c t i v i t yo f d e x t r a na r o u s e db yh e a t i tw a sf o u n dt h a td g pc o u l df o r ml o o s ea g g r e g a t i o nw i t ht h e p a r t i c l es j z eo fa b o u t2 0 n mi na q u e o u ss o l u t i o ne v e nw h e nt h et e r n p e r a t u r ew a sl o w e rt h a nt h e l c st w h i c hw a sp r o b a b l ed u et ot h ed i f i e r e n ts o l u b j l j t yb e t w e e nd e x t r a nm o r e t ya n dp n i p a a m p a r t w i t ht h ei n c r e a s eo ft h es o l u t i o nc o n c e n t r a t i o n t h ep a r t i c l es i z eo ft h ef o r m e da g g r e g a t i o n i n c r e a s e df i r s ta n dt h a nd e c r e a s e d w h i c hw a se x p l a i n e db vt h et h e o r yo fm o l e c u l a rc h a i n s h r i n k a g ea tc o n t a c t t h ee f f e c t so fa d d i n gm i x t u r en u c l e o t i d er m n ) o nt h em i c e l l i z a t i o no fd g pi na q h e o u ss o l u t i o n w e r es t u d i e db yt u r b i d i m e t r y , d i t i e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ( d s c ) a n dd l s i tw a sf o u n dt h a t t h el c s to fd g pd e c r e a s e dl i n e a r l yw i t hi n c r e a s i n gt h ec o n t e n to ft h ea d d e dm n w h i c hw a s s i m i l a rt 0t h ee f f e c t so fa d d i n gi n o r g a n i cs a l t so n 血el c s to fp n l p a a m t h er e s u l t so fd s c s h o w e dt h a tt h ee n t h a l p yc h a n g e ds l i g h t l ya l o n gw i t ht h ed e c r e a s i n go f t h el c s t ，w h i c hi n d i c a t e d t h a tt h ea d d e dm nm i g h tn o ti n t e r a c tw i t hd g pd i r e c t l y t h er e s u l t so fd l ss h o w e dt h a ti nt h e d g pa q u e o u ss o l u t i o nw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f1 m g m l ，w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fa d d e dm n w a sr e l a t i v e l yl o w ( 3 0 m g m 1 ) ，t h ep a r t i c l es i z eo fm i c e l l ef o r m e da tt h et e m p e r a t u r eo ft h el c s t w a s1 a f t e rt h a ni nt h ep u r ea q u e o u ss o l u t i o n s u c hp a r t i c l es i z ed e c r e a s e da l o n gw i t ht h e i n c r e a s i n go f t h et e m p e r a t u r e ，w h i c hw a ss i m i l a rw i t ht h ed g pi np u r ea q u e o u ss o l u t i o nw i t hh i g h c o n c e n t r a t i o n ( 10 m m 1 ) w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fa d d e dm nw a sr e l a t i v e l yh i g h ( 6 0 m g m 1 ) ， d g pa g g r e g a t i o n sw i t hl a r g e rp a r t i c l es i z ew e r ef o r m e de v e na tt e m p e r a t u r el o w e rt h a nl c s t w h e nt h et e m p e r a t u r ew a sh i g h e rt h a nt h el c st s u c hl a r g ea g g r e g a t i o n ss h r a n kd u et ot h e h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o nb e t w e e np n i p a a mp a r t s w h i c hi e a d e dt ot h ed e c r e a s eo f p a r t i c l es i z e i t s h o w e dt h a tt h es a l te f f e c t si n d u c e db ya d d i n gm nw o r k e db yt u r n i n gt h ew a t e rf r o mag o o d s o l v e n tt oab a do n ef o rd g r t h ej n d o m e t h a c i n ( i m c ) 1 0 a d e dm i c e l l e ( 1 l m ) w a sp r o d u c e dw i t hd g pa st h ep o l y m e r i cc a r r i e r m e l lt h et e m p e r a t u r ew a sl o w e rt h a nt h el c s t a l t h o u g hd g pc o u l dn o tf o f i nm i c e l l e s t a b l e i l mc o u l db ef o r m e dw i t ht h ed r u gl o a dc o n t e n ta sh i g ha s4 5 2 w eb e l i e v e dt h a tj tw a s b e c a u s eo ft h eh y d r o g e nb o n d i n gf o r m e db e t w e e nl m ca n dd g pt h a tl e a d e dt ot h ef o r m a t i o no f s t a b l ej l m w h i c hw a ss u p p o r t e db yf t i r i nv i t r od r u gr e l e a s ee x p e r i m e n ti n d i e a t e dt h a ti l m s h o w e dab u r s tr e l e a s ei na q u e o a ss o l u t i o nw h e nt h et e m p e r a t u r ew a sh i g h e rt h a nt h el c s t w h i c hw a sb e c a u s eo f t h ew e a k e n i n go f s u c hh y d r o g e nb o n d i n gc a u s e db yh e a t k e y w o r d s ：d e x t r a n g r a f t - p o l y ( n - i s o p r o p y l a c r y l a m i d e ) ，t h e r m o s e n s i t i v e ，m i c e l l i z a t i o n ，s a l te f f e c t s ， m i x t u r en u c l e o t i d e ，i n d o m e t h a c i n i i 感谢 国家自然科学基金( 2 0 4 7 4 0 5 5 ) 对本论文研究工作的资助 浙江大学硕士学何论文 第1 章文献综述 1 1 温敏睦高分子胶束 1 i 1 温敏性高分子胶束的背景 一般的给药方式，使人体内的药物浓度只能维持较短的时间，血液中或是体 内组织中的药物浓度上卜波动较大，有时超过病人的药物最高耐受剂量，有时又 低于有效剂量，这样不但起不到廊有的疗效，而h 还可能产牛副作用。频繁的小 剂量给药可以调节血药浓度，避免上述现象，但往往使患者难以接受，实施起来 有很多剀雉。i i 此，制备能够缓慢释放药物成分的缓释长效药品在治疗l f l 是非常 需要的。 缓释和控释给药系统( s u s t a i n e d r e l e a s ea n dc o n t r o l l e d r e l e a s ed r u gd e l i v e r y s y s t e m s ) 是近年来发展最快的新型给药系统。中华人民共和国药典2 0 0 5 年版 ( 二) 部定义为：缓释制剂系指在规定释放介质中，按要求缓慢地非恒速释放药 物，其与相应的普通制剂比较，给约频率比普通制剂减少半或给药频率比普通 制剂有所减少，且能显著增加患者的顺应性的制剂。控释制剂系指在规定释放介 质巾，按要求缓慢地恒速或接近恒速释放药物，其与相应的普通制剂比较，给药 频率比普通制剂减少一半或给药频率比普通制剂有所减少，血药浓度比缓释制剂 更加平稳，且能显著增加患者的顺应性的制剂。 目前缓、控释制剂有多种不同的分类标准，按释药方式可分为一级释药制剂、 零级释药制剂、自调式控释给药系统、脉冲式释放系统；按直接应用的药剂形式 可分为胶囊剂、片剂、丸剂、乳剂、注射剂等；按给药途径分为口服缓摔释给药 系统、透皮缓控释给药系统、植入缓控释给约系统、注射缓控释给药系统等。还 可以按释药机理分为骨架型缓、控释制剂、膜控型缓、控释制剂、渗透泵型缓、 控释制剂等。 缓控释给药系统与普通给药系统相比，具有以下优点：减少给药次数，对 半衰期短或需频繁给药的药物，可改善病人的顺应性；血药浓度平稳，减少“峰 谷”现象，降低毒副作用，提高疗效；增加药物治疗的稳定性；避免某些药 物划胃肠道的刺激性。缓控释给药系统较普通给药系统有更多的优点，但也存在 其局限性：价格昂贵；易产牛体内药物蓄积；降低了随机调节剂量的u j 行 性；受胃肠转运时间的限制，存体内吸收1 i 完伞，牛物利用度低。如何设计新 型缓控释给药系统，在发挥其优点的刚时尽量克服英缺陷，成为各啊制药j _ 和实 验室共i j 努力的目标。 高分子胶束( p o l y m e r i cm i c e l l e ) 是由双亲高分子在选择性溶剂中达到一定 浓度r ( 通常称为临界胶束浓度，c r i t i c a lm i c e l l i z a t i o nc o n c e n t r a t i o n ，c m c ) 发牛 微相分离，形成的具有疏溶剂性核与溶剂化壳的一种自组装结构。药物通过物础 包埋、化学结合和静电作用等方式进入胶束的内核，这种载药胶束可以通过口服、 静脉注射等方法进入人体，包裹在胶束中的药物释放出来，从而达到缓释和控释 的h 的。高分子胶束作为药物载体具有许多优点。首先，疏水性药物町以通过物 理包埋的方法进入胶束的疏水内核，从而提高该类药物在水中的溶解性。其次， 亲水性链段，通常由聚环氧乙烷( p o l y ( e t h y l e n eo x i d e ) ，p e o ) ，也称为聚乙二 醇( p o l y ( e t h y l e n eg l y c 0 1 ) ，p e g ) 构成，可以同水介质形成氢键，在胶束内核 外部形成紧密的壳层。具有p e o 形成的壳层的高分子胶束可以阻l r 蛋白和细胞的 吸附，从而有效地保护胶束内核的药物不至于受到水解和酶解。此外，p e o 外壳 u j 以阻止网状内皮细胞的识别，降低了胶束在血液中的首过效应，延长了胶束在 体内的循环时问和药物的生物利用度。高分子胶束用于药物控释载体的最后个 特征是它们的化学组成、分子量和链段长度可以轻易改变，从而可以控制所形成 的胶束的尺寸和形态【2 j 。 在传统高分子胶束的基础上，人们开发出了许多新型的刺激一响应型的高分 子胶束【3 】。通过改变外部物坪或者化学条件，这种高分子胶束可以发t 卜结构的转 变，产生诸如聚集、分散等现象，从而可以达到药物控制释放的目的。在诸多的 刺激一相应型高分子胶束中，温敏性高分子胶束( t h e r m o s e n s i t i v ep o l y m e r i c m i c e l l e ) 由于其外部环境改变方便，具有潜在的应用价值，因而得到了1 r 泛的关 注。 1 1 2 基于聚( n 一异丙基丙烯酰胺) 的温敏。胜高分子胶束 温敏性高分子的一个特征便是具有临界溶解温度，在此温度时高分子溶液发 生相分离。蜘1 果高分了溶液( 主要是水溶液) 在某一温度以上发生相分离，则称 2 浙江大学硕士位沦文 该高分子具有低l 界溶解滞度( 1 0 w e rc r i t i c a ls o l u t i o nt e m p e r a t u r e ，l c s t ) 。与此 相反，如果相分离发生在某一温度以下，则彼称为高临界溶解温度( u p p e rc r i t i c a l s o l u t i o nt e m p e r a t u r e ，u c s t ) 。大多数温敏性高分子的应用都是基r l c s 1 1 ，其l l 应1 最广泛的便是聚( n - 异内基丙烯酰胺) ( p o l y ( n i s o p r o p y l a c r y l a m i d e ) ， p n i p a a m ) 1 4 1 ，分了结构如劁1 1 所示。 一c 一l h c h ( c h 3 ) 2 图1 1p n i p a a m 分子结构图 该高分子的l c s t 在3 2 左右，存此温度以卜时水溶液中的p n i p a a m 分子内 的酰胺基团和溶剂水分子发生氢键作用，同时疏水的异丙基也有很强的水合化作 用，这两点使得p n i p a a m 口j 以充分溶解在水巾。当温度高下l c s t 时，这种氢键 作用和水合化作用l 叫时被削弱，p n | p a a m 分子发生由线刻一小球转变而造成的可 逆相转变，分了链由亲水变为疏水，分子问相互聚集发生沉淀，宏观卜表现出相 分离。基于此原理，叫以设计出很多种粱集解聚的温敏性高分子胶束体系，其 巾主要包括两大类：温敏性的内核和温敏性的外壳，如图1 2 所永。 一刚m 一一斌j 等 ， ”譬“。“4 “v 赣 眦kr 。出。、。z ， 。篝二 羔：多一攫j 图1 2 包含p n l p a a m 链段的两种温敏性胶束结构示意图吲 鑫 浙江大学硕 一学伸论文 在第类胶束中，p n i p a a m 年u 疏水性链段芡聚形成两亲性高分子，在l c s t 以下即丌j 形成以疏水性高分了作为内饮，p n i p a a m 作为亲水性外壳的胶束，在 l c s t 以上由于p n l p a a m 的疏水相互作用而发牛胶束n 的聚集。东京女子医科学 院( 7 l o k y ow o m e n sm e d i c a lc o l l e g e ) 的t o k a n o 教授在这方面做出很多出色的 工作。1 9 9 7 年，他们课题组报道了由n 1 p a a m 和苯乙烯( s t y r e n e ) 嵌段共聚物形 成的温敏性胶束【5 j 。胶束的尺寸分布均( 2 4 4 n m ) ，c m c 在1 0 m g i 左右。当 湍度上丌到i ，c s t 以上时，外层的p n l p a a m ) 悦水塌陷，敛使胶束发生槲互聚集。 这种地缘是u j 逆的，如图1 3 所示。疏水性分子可以包埋到这种温敏性胶束内核 中，使得这种温敏性胶束成为一种潜存的药物控释载体，并且可以利用温度的变 化来达到靶向控释的目的。 图1 3p n i p a a m p s t 胶束温敏性变化示意图【5 1 此外，他们又合成了n i p a a m 和甲基丙烯酸 酯( b u t y l m e t h a c r y l a t e ，b m a ) 的嵌段兆聚物嘲。由这种嵌段共聚物所形成的温敏性胶束将抗痛药物阿霉素包载 在其中，当温度达至i j l c s t 以上时，所包载的阿霉素释放出来，同时由于胶束发 生相互聚集，其细胞粘附性得到提高，如图1 4 所示。 图1 4 由温度控制的p n i p a a m p b m a 胶束和细胞问的相互作用【6 4 浙江大学颁i “学位论文 随后，他们比较了这两种温敏性商分子胶束体系i ”。相剥丁外壳的p n i p a a m 盯高，p b m a 更加柔顺，具有较低的玻璃化温度( t g l 氏丁j2 0 。c ) ，而p s t 较为刚硬， 玻璃化温度也较高( 10 0 v ) 。通过动态光散射和浊度法发现，当升高至i p n i p a a m 的l c s t 以卜时，p n i p a a m b p b m a 发生了外壳的疏水化转变以及内核的变形， 而p n l p a a m b p s t 仪仪发，l ij ，外壳的疏水化转变，内核没有变化。这点也通过 曲者各臼的药物释放试验搿到证实。 在第二类胶束- hp n l p a a m j 1 3 另一利r 亲水性高分子形成共聚物。高于l ，c s t 时，由于p n i p a a m 变得疏水，该类共聚物表现出双亲性，形成以p n i p a a m 为内 核，亲水性高分子为外壳的稳定胶束。低丁l c s t 时，由于内核的p n i p a a m 由疏 水性变为亲水性，导致胶束解聚，共聚物以自由分子链形式存在j 一溶液中。此类 胶柬中研究最多的便是p n i p a a m p e g 私i p n i p a a m p e o 体系。j f e i j e n 课题组报 道t 利j i j 网价铈盐氧化体系合成的p n i p a a m b p e g 嵌段共聚物1 8 ，9 1 ，合成路线如 图1 5 所永。 m 州c 叩h ：。p 够h 1 ( ，h c e m , ln t c o - ( c l i n c h 蛾c h 厂善+ c e m l + 矿m n i p a a m 删 1 2 1 1 lc i - 1 3 图1 5 利用四价铈盐氧化体系合成p n i p a a m b 。p e g 示意图【9 1 作者认为聚合反应为准活性自由基聚合( q u a s i l i v i n gr a d i c a lp o l y m e r i z a t i o n ) 1 8 1 ，聚合反应的发生分为四个阶段。首先，p e g o h 端基被四价铈盐氧化生成自由 基，同时四价铈盐被还原；在第二阶段发生n i p a a m 的聚合：第三阶段嵌段共聚 物形成胶束；最后阶段聚合反应在胶束的内核发生。嵌段共聚物中 m n ，p n i p 。m n ，p e g 比例为1 3 叫，可以表现出可逆的温敏性胶束化行为。当嵌段 共聚物中m n ，p m p a a m m n g 比例超过l 3 时，仍然具有温敏性胶束化行为，不过 动态光散射实验表明即使当温度低于l c s t 时，该类共聚物仍然表现出了定的 聚集性h l 。 盲。辩h c i c ；牲 一 eh h h c o h k 。 0(co e m p e n gw e iz h u 课题组也对阴价铈盐氧化体系合成的p n i p a a m b p e g 体系作 了研究m 。他们发现该体系的l c s t j 体系中两种高分子的组分以及高分子的 浓度密目j 相关l , o l ，此外，浓度对于所形成的胶束尺寸也有影响，浓度大时，分 子问的聚集占优，随着温度上升，粒了直径增夫；浓度小时，分了内部线团一小 球转变占优，冈此随着浓度卜升粒子直径减小，这种浓度相关性得至q l i n q is h i 研究组的i f 实1 12 1 。此外，升温速率的不吲也会对所形成的胶束的尺寸有影响】。 快速升温所形成的胶束j t 、j 小，分布窄；慢速升温所形成的胶束尺、j 大，且具有 多分布的特点。其原冈可能是巾于粒予问聚集作用和粒了内部线团一小球转变的 相互竞争。在慢速升温时，粒子问聚集作用早于p n i p a a m 组分的线团小球转变， 此时疏水作用力成为丰导因素。当快速升温时，粒子内部的p n i p a a m 组分线团一 小球转变早于粒子间聚集作用，可以形成稳定的胶束，阻碍了粒子问的相_ 可聚集， 冈此形成的胶束尺寸小，分散窄。这种由升温速率不例而导致胶束尺寸不同的现 象被w e h e n n i n k 研究组得到证实i 】“。 m a s a h i k o a n n a k a 研究组对于利用凹价铈盐氧化体系合成的p n i p a a m b p e g 体系的胶束化行为作了深入研究。他们发现当温度( 1 8 c ) 低于p n i p a a m 组 分的l c s t ( 3 2 ) 时，嵌段共聚物中的p n i p a a m 组分就开始收缩了。他们认 为这是由于嵌段共聚物两组分在水中的溶解性不同而造成的，p e g 在相当宽j 的 温度范罔内都表现 h 亲水性，而p n i p a a m 则小然。此外，当亲水性p e g 链段接 到p n i p a a m 链段上时，降低了水分了的化学势能，使得p n i p a a m 链段的水合态 变得不稳定，导致了转变温度的下降。 除了嵌段共聚物之外，人们列1 i p n i p a a m p e g 的接枝共聚物体系也做j ，大 _ 最的研究。h e i k k it e n h u 研究组首先将n i p a a m 单体与n a c r y l o y l s u c c i n i m i d e 或甲 基丙烯酸缩水十 油酯( g l y c i d y lm e t h a c r y l a t e ，g m a ) 共聚得到嵌段共聚物，随后 在其l ：接枝p e g ”1 。高温下所形成的胶束内核中含有p n i p a a m 年i j p e g 的混合物， 增j j n p e g 接枝链的数日和降低溶液浓度都可以提高接枝共聚物的l c s t 。同时， 增j j t l p e g 含量可以使得高温卜，。生的胶束密度降低，胶束尺寸分布变宽。在l c s t 以上时，继续升温使得松散的胶束收缩。所形成的胶束的尺q 和高分了溶液的浓 度也有关系，浓度越高尺寸越大i 。高温下所形成的胶束的八_ 、j 年h p e g 接枝链数 目并没有直接的比例关系，而是反映m 了p e g 链存收缩的分子链表面的分布，这 浙江大学硕士学位论文 一结果意味着高分子可能采取它们在合成的时候使具有的链的构象【| “。i 岛分子 溶液的l c s t 较之p n i p a a m 和p e g 的组分比而言更加依赖p e g 的链k i | 7 1 op e g 链越长，l c s t 越高。 c h iw u 研究组将n i p a a m 年d 端基用甲基内烯酸酯封端的p e o 大单体共聚，得 ： i j p n i p a a m g p e o 嵌段共聚物。该共聚物在水溶液中也表现出类似的温敏性 胶束化行为。随着嵌段的p e o 链段数目增多，所形成的胶束尺寸减小。低的高分 子溶液浓度以及快速升温都可以导致产牛小t 、j 的高分了胶束。作者认为这种温 敏性胶束化行为包括两个过程：分子链内部的“线团一小球”转变和分子链之问 的相。曩聚集。对于短分子链的接枝，聚物而言，分子链之间的聚集作用占主导， 如图1 6 所示。一方而，对丁给定浓度的高分了溶液米醣，快速升温可以抑制分 子链之间的聚集；另一方面，对于给定升温速率的高分子溶液来说，降低浓度同 样n j 以抑制分子链之州的聚集。使剧长分了链、稀溶液以及快速= 7 - 温，可以成功 地制得具有核壳结构的单分了链胶束。 。1 激、 骖 r e m 州l l 2 】e 1 r a 俳r e l n c l v a s c t s t t ) l c s t 图1 6 短链和长链接枝共聚物的胶束形成机理”1 p e o 接枝链的密度刘于p e o 的链的构象也有影响| l 。当温度上升至l c s t 以 上时，形成胶束导致表面积卜降，空问位阻使得p e o 链呈现m 伸胜状态。进一步 提高p e o 接枝链的密度反而导致p e o 链段的收缩，这现象可能是由于”一聚类吸 引( 一c l u s t e r i n ga t t r a c t i o n ) 造成的。对于此类接枝共聚物的胶束化行为进步的 研究发现，含有高p e o 组分的共聚物分子链的折叠包含两个过程，一个是在3 3 左有的尖锐转变，另个是在4 5 左右的平缓转变。当降低p e o 组分含量时， 第二个转变逐渐消失【2 02 ”。作者认为第一个转变足p nj p a a m 组分的相转变，第 7 黎，黎 浙江大学硕士学位论文 _ 个转变是由丁卒问位阻导致的p e o 分了链的伸展和随后”- 聚类吸引导致的分 子链收缩，过程如图1 7 所示。 图1 7p n l p a a m g p e o 接枝共聚物的温敏性胶束化行为示意图2 0 w i l l i a mg p i t t 研究组将p e o b p n i p a a m 用作药物释放研究吲。他们将胶束 内核用一种可以生物降解的交联剂n ，n b i s ( a c r y l o y l ) c y s t a m i n e ( b a c ) 交联，利用物 理包埋将抗癌药物阿霉素包裹其中。这种胶束室温下可以稳定存在长达2 星期。 在第二类包含p n i p a a m 组分的温敏性高分予体系中，除了p n i p a a m - p e o ( p e g ) 之外还有许多高分s - 。c e s t m i rk o n a k 研究组合成了p n i p a a m 平f f 聚赖氨 酸( p o l y ( l l y s i n e ) ，p l l ) 的接枝共聚物p l l g p n i p a a m 【2 3 】。当超过p n l p a a m 组 分的l c s t 时，接枝共聚物形成r 甲分散的胶束。胶束尺0 。和分子量与浓度密切 相关，当浓度大于o 1 m g m l 时，胶束尺寸较大( 1 3 0 2 4 0 n m ) ；当浓度小于 0 i m g m l 时，胶束尺寸较小( 6 0 8 0 r i m ) 。胶束分子量随着p n i p a a m 接枝链含量 和分子量的提高而提高。作者认为低浓度bv , j 胶束属于真正的胶束，而高浓度下 的胶束可能是它们的聚集体。 1 1 3 本课题组已完成的工作 本课题组利用网价铈盐氧化体系成功地在葡聚糖( d e x t r a n ) 分子链上氧化 生成自 i 基，吲时利用自由基引发t n i p a a m 的接枝聚合，合成了葡聚糖接枝聚 ( n 一异丙基丙烯酰胺) ( d e x t r a n g r a f t p n i p a a m ，d g p ) i ”2 7 1 ，分子结构如幽1 - 8 浙江大学砸士学位论文 _ 个转变是由丁空间位阻导致的p e 0 分r 链的伸展和随后i , 一聚类吸引导致的分 子链收缩，过程如图1 7 所1 。 图i 一7p n i p a a m g p e o 接枝共聚物的温敏性胶束化行为示意图 w i l l i a mgp i t t 研究组将p e o b p n l p a a m 用作药物释放研究【”】。他什j 将胶束 内核用一种可以生物降解的交联剂n ，n b i s ( a c r y l o y l ) c y s t a m i n e ( b a c ) 交联，利用物 理包埋将抗癌药物阿霉素包裹其中。这种胶束室温卜可以稳定存在陈达2 星期。 在第二类包含p n i p a a m 组分的温敏性高分子体系中，除了p n i p a a m p e o ( p e g ) 之外还自许多高分了。c e s t m i rk o n a k 研究组合成了p n 】p a a m 和聚赖氨 酸( p o t y ( l l y s i n c ) ，p l l ) 的接枝j e 聚物p l l g p n i p a a m 【2 3 】。当超过p n l p a a m 组 分的l c s t 时，接枝共聚物形成，肾分散的胶束。胶来尺寸利分子量与浓度带切 相关，当浓度大十o 1 m g m l 时，胶束尺寸较大( 1 3 0 2 4 0 r i m ) ；当浓度小于 0 】1 1 9 m l 时，胶束尺寸较小( 6 0 8 0 n m ) 。胶束分子量随着p n i p a a m 接枝链含量 和分子量的提高而提高。作者认为低浓度r 的胶束埔干真正的胶束而高昧度r 的胶束。j 能是它们的聚集体。 1 1 3 本课题组已完成的工作 本课题组利用四价铈盐氧化体系成功地在葡聚糖( d e x t r a n ) 分子链上氧化 生成自由基，同时利用自由基引发t n l p a a m 的接枝聚合，合成了葡聚糖接枝聚 ( n 异内基f 坷烯酰胺) ( d e x t r a n g r a f tp n i p a a m ，d g p ) 【“2 ”，分子结构如图l 一8 ( n 异内基f 巧烯酰胺) ( d e x t r a n g r a f t p n i p a a m ，d g p ) ”2 ”，分子结构如图1 - 8 浙江大学硕士学位论文 所示。荧光探钳技术、动态光散射和原予力显微镜均证实了所合成的接枝芡聚物 表现出温敏性胶束化行为，在l c s t 以卜时形成以疏水p n i p a a m 为内核，亲水 d e x t r a n 为外壳的球状核壳型胶束。 图1 8 d g p 分子结构图 1 2n 异丙基丙烯酰胺均聚物及其共聚物的盐效应 1 2 1 现象和解释 加入易溶强i 【! 解质使难溶物质溶解度增加或使弱电解质电高度增大的效应 叫盐效应。人们很早便发现，某些盐类的加入可以改变蛋白质的溶解度，低浓度 时，中性盐可以增加蛋白质的溶解度，这种现象称为盐溶( s a l t i n g - i n ) 。盐溶作 用主要是由于蛋自质分子吸附某种盐类离子后，带电表层使蛋白质分子彼此排 斥，而蛋白质分子与水分子问的相瓦作用却加强，因而溶解度提高。当溶液的离 了强度增加到一定数值时，蛋白质的溶解度开始下降。当离子强度增加到足够高 时，例如饱和或半饱和的程度彳艮多蛋f 1 质一j 以从水溶液中沉淀出来，这种现象 称为盐析( s a l t i n g o u t ) 。盐析作用t 一要是由于人量中性盐的加入，使水的活度降 低，原来溶液中的大部分自由水转变为盐离子的水化水( w a t e ro f h y d r a t i o n ) ，从 l 阿降低蛋白质极性基团与水分子问的相互作用，破坏蛋白质分子表面的水化层。 一般求说，盐效应随着所加入的盐的量的增加而逐渐显著。对于不刚种类的 盐来说，它们各自的盐溶和盐析能力不| 司，遵循h o f l h a e i s t e r 序列( 或称感胶离了 序，l y o t r o p i cs e r i e s ) 2 8 , 2 9 ，如图1 9 所示。 9 浙江人学硕上学位论文 s j t m t - - ， 9 呼o o o t c 舢t “c 1 0 0 - ! 一c # 5 。 e ” n t 唁一r 十k ? “二c 簟t u + t m t c l t o 矿+ c h ，、k 、；气”、一 c 。h t 乙m t 气o 。l k j - c ”# o 口i c l 、。t r - c ”o 。 c o 匕、_ j k 蛩* t n 4 l ：t c 一+ lo 、h + tc l h 。、k + t ：掣五w 一“；# 。、h c 辑a j c h ，c 0 0 。；、a c - c x s 。 o 乙k x + t # 矿o + p m ， 慷 。5 。r 一c l n # c q 。 ? ：。l 。“? 、 w 以x 一* ：tt ，+ fc 1 0 4 p i i 图1 9 感胶离子序2 9 j 人们发现无论是p n l p a a m 线性高分子还是p n i p a a m