分子有序组合体研究进展

1、分子有序组合体分子有序组合体的研究进展的研究进展1 1 引言引言2 2 分子有序组合体的主要种类及其相互转化分子有序组合体的主要种类及其相互转化3 3 分子有序组合体的应用分子有序组合体的应用4 4 表面活性剂分子有序组合体的应用前景表面活性剂分子有序组合体的应用前景1 1引言引言v 分子有序组合体是指表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度(CMC)时自发形成的自组装结构 。其具有聚集体分子排列有序，即皆为分子的极性头朝向极性介质（一般为水），而非极性尾部（一般为H-C链）相互缔合的定向排列结构的特点。 2 2 分子有序组合体的主要种类及其相分子有序组合体的主要种类及其相互转化互转化分子有序组合体分

2、子有序组合体囊泡囊泡 溶致液晶溶致液晶蠕虫状胶束蠕虫状胶束2.1 囊泡的结构 所谓囊泡是由某些两亲性分子（由合成表面活所谓囊泡是由某些两亲性分子（由合成表面活性剂组成）分散于水中时自发形成的一类具有封闭性剂组成）分散于水中时自发形成的一类具有封闭双层结构的分子有序组合体。囊泡是由封闭双分子双层结构的分子有序组合体。囊泡是由封闭双分子层形成的球形或近球形结构，内部含有一个或多个层形成的球形或近球形结构，内部含有一个或多个水室。水室。 如图1 所示，只含有一个水室的囊泡是单室囊泡；多室囊泡则是封闭双分子层形成同心球式的排列，中心及各个双层中间均为水室。双分子层内表面活性剂分子的疏水链“尾对尾”排列

3、并可能发生交叉或倾斜。 a a 单室囊泡单室囊泡 b b 多室囊泡多室囊泡图图1 1 囊泡的结构示意图囊泡的结构示意图2.2 溶致液晶溶致液晶的特点：溶致液晶的特点：（1 1）液体的流动性）液体的流动性 （2 2）晶体的各向异性）晶体的各向异性 （3 3）结构多样）结构多样 （4 4）长程有序）长程有序 如图如图2 2所示，常见的液晶相有三种：层状相、所示，常见的液晶相有三种：层状相、六方相和立方相六方相和立方相 。图图2 2 几种常见溶致液晶的结构示意图几种常见溶致液晶的结构示意图2.3 蠕虫状胶束v当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度（当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度（CMCCMC）时，）时，

4、表面活性剂分子开始由不规则的预胶束结构逐步转表面活性剂分子开始由不规则的预胶束结构逐步转变为胶束结构，在没有其它添加物影响的情况下，变为胶束结构，在没有其它添加物影响的情况下，胶束结构一般为球形，尺寸较小。当表面活性剂浓胶束结构一般为球形，尺寸较小。当表面活性剂浓度接近于度接近于1010倍倍CMCCMC或在有电解质影响的情况下，胶或在有电解质影响的情况下，胶束会转变成直径约为束会转变成直径约为5nm5nm的柔性柱状胶束，并会继的柔性柱状胶束，并会继续增长，直到几百纳米甚至更大。当这些柔性的胶续增长，直到几百纳米甚至更大。当这些柔性的胶束相互缠绕，结成一定的网络结构后，便形成了具束相互缠绕，结成

5、一定的网络结构后，便形成了具有高表面能和类高分子粘弹性的蠕虫状胶束有高表面能和类高分子粘弹性的蠕虫状胶束（WLMWLM），如图），如图3 3所示。所示。 图图3 3 蠕虫状胶束形成示意图蠕虫状胶束形成示意图2.4 各种有序组合体的关系 蠕虫状胶束蠕虫状胶束囊泡囊泡溶致液晶溶致液晶 表面活性剂溶液中可以形成囊泡、溶致液晶、蠕虫状胶束表面活性剂溶液中可以形成囊泡、溶致液晶、蠕虫状胶束等各种分子有序组合体。条件改变时，各种有序结构之间是可等各种分子有序组合体。条件改变时，各种有序结构之间是可以相互转变的，其转变主要受浓度、温度和添加剂的影响。以相互转变的，其转变主要受浓度、温度和添加剂的影响。 3

6、3 分子有序组合体的应用分子有序组合体的应用v分子有序组合体具有一些特殊的性质和广泛的应用分子有序组合体具有一些特殊的性质和广泛的应用价值，尤其在模板功能和微反应器方面，对新材料价值，尤其在模板功能和微反应器方面，对新材料的合成有着重要作用，在分析化学中也开始显现出的合成有着重要作用，在分析化学中也开始显现出一定的应用潜力。表面活性剂有序组合体已经成为一定的应用潜力。表面活性剂有序组合体已经成为化学工作者研究的热点领域之一。化学工作者研究的热点领域之一。3.1 囊泡的应用v 由磷脂等天然表面活性剂分散在水中形成的囊泡由磷脂等天然表面活性剂分散在水中形成的囊泡（脂质体）在药物运输和靶向给药领域具

7、有良好的（脂质体）在药物运输和靶向给药领域具有良好的应用前景应用前景 。 ZakirZakir等研究了等研究了OAOA囊泡为载体氟康唑的体外释放囊泡为载体氟康唑的体外释放效果，结果表明效果，结果表明OAOA囊泡具有较高的包封率囊泡具有较高的包封率（44.11%44.11%），而且），而且OAOA囊泡对氟康唑具有缓释效果。囊泡对氟康唑具有缓释效果。DhillonDhillon等研究了等研究了OAOA囊泡为载体五氟尿嘧啶的体外囊泡为载体五氟尿嘧啶的体外释放效果，囊泡具有更高的包封率（释放效果，囊泡具有更高的包封率（64.0%64.0%），其），其对五氟尿嘧啶同样具有缓释效果。对五氟尿嘧啶同样具有缓

8、释效果。 Verma Verma等采用与前两者同样的思路和手段，研究等采用与前两者同样的思路和手段，研究了囊泡为载体氯三苯甲咪唑的体外释放效果，获得了囊泡为载体氯三苯甲咪唑的体外释放效果，获得了令人满意的结果。了令人满意的结果。 3.2 溶致液晶的应用表面活性剂液晶做模板合成纳米和介孔材料有三个显表面活性剂液晶做模板合成纳米和介孔材料有三个显著的优点：著的优点： （1 1）材料的结构可事先设计）材料的结构可事先设计 （2 2）反应条件温和，过程有较好的可控性）反应条件温和，过程有较好的可控性 （3 3）模板易于构筑且结构具有多样性）模板易于构筑且结构具有多样性 图图4 4为表面活性剂在溶致液晶

9、型水凝胶形成过为表面活性剂在溶致液晶型水凝胶形成过程中的模板效应示意图，在含有双亲分子、单体、程中的模板效应示意图，在含有双亲分子、单体、引发剂等组分的水溶液中，为使体系自由能最小化，引发剂等组分的水溶液中，为使体系自由能最小化，双亲分子相互缔合。即非极性部分通过疏水力相互双亲分子相互缔合。即非极性部分通过疏水力相互结合，极性部分通过静电引力相互作用，不同浓度结合，极性部分通过静电引力相互作用，不同浓度下形成球形结构，圆柱形结构和层状结构。单体聚下形成球形结构，圆柱形结构和层状结构。单体聚合后，去除表面活性剂，液晶相结构保留在凝胶中。合后，去除表面活性剂，液晶相结构保留在凝胶中。与普通致孔剂相

10、比，表面活性剂改变了水凝胶自身与普通致孔剂相比，表面活性剂改变了水凝胶自身的无规大孔结构，形成结构较为规整，孔径较均一的无规大孔结构，形成结构较为规整，孔径较均一的小孔结构。的小孔结构。图图4 4 表面活性剂在溶致液晶型水凝胶形成过程中模板作用示意图表面活性剂在溶致液晶型水凝胶形成过程中模板作用示意图3.3 蠕虫状胶束的应用 蠕虫状胶束表面活性剂通过自聚体结构的变化，蠕虫状胶束表面活性剂通过自聚体结构的变化，进而导致宏观特性发生改变，如粘度、弹性，有时进而导致宏观特性发生改变，如粘度、弹性，有时甚至导致胶束溶液在甚至导致胶束溶液在“溶胶凝胶溶胶凝胶”之间相互转换。之间相互转换。所以利用蠕虫状胶

11、束可以成功应用在药物运载所以利用蠕虫状胶束可以成功应用在药物运载 领领域。域。 Aijaz Aijaz（MaswalMaswal, M. et al, M. et al）等人研究了以胆）等人研究了以胆酸钠（酸钠（NaCNaC）和）和Brij30Brij30形成的蠕虫状胶束及其对药形成的蠕虫状胶束及其对药物利福平的增溶及稳定。首先通过流变学的方法证物利福平的增溶及稳定。首先通过流变学的方法证了了NaC/Brij30NaC/Brij30蠕虫状胶束的形成，并用紫外蠕虫状胶束的形成，并用紫外- -可见可见光分光光度计测量利福平在胶束中的増溶效果及其光分光光度计测量利福平在胶束中的増溶效果及其对对H H

12、2 2O O2 2的抗氧化性。结果表明利福平通过静电相互的抗氧化性。结果表明利福平通过静电相互作用可以较高的溶解在蠕虫状胶束体系中，且能够作用可以较高的溶解在蠕虫状胶束体系中，且能够较好保证药物的稳定性。较好保证药物的稳定性。4 4 表面活性剂分子有序组合体的应用表面活性剂分子有序组合体的应用前景前景 囊泡、溶致液晶、蠕虫状胶束等表面活性剂分子有序组囊泡、溶致液晶、蠕虫状胶束等表面活性剂分子有序组合体因其具有特殊的结构和性质，尤其在模板功能和微反应合体因其具有特殊的结构和性质，尤其在模板功能和微反应器方面，对新材料的合成有着重要作用。利用表面活性剂分器方面，对新材料的合成有着重要作用。利用表面活性剂分子有序组合体作为反应介质或模板，可以有效地对纳米粒子子有序组合体作为反应介质或模板，可以有效地对纳米粒子的大小和形貌进行调控，因此它是制备纳米材料良好的微反的大小和形貌进行调控，因此它是制备纳米材