刺激响应性超分子聚合物
摘要:超分子聚合物是分子通过非共价键自组装形成的,不需要任何引发剂.由于非共价键有良好的可逆性,超分子聚合物易聚集或解离。因此,当环境中影响因子改变,超分子聚合物会发生一定响应,应对环境变化。这些特性使得超分子聚合物可作为良好的智能材料。越来越多的研究人员设计研究出新颖的功能性超分子聚合物。本文主要通过查阅和整理文献来综述超分子聚合物的研究现状,成果应用以及发展前景。
关键词:多重刺激响应性; 超分子聚合物; 主-客体相互作用; 金属配位;氢键
一、文献综述
Pedersen在1967年首次发表了关于冠醚合成和碱金属络合作用相关的研究报道,这一报道被科学界视为现代超分子化学学科的开端。1978年,Lehn第一个提出了明确超分子化学的定义:超分子化学是关于分子组装体和分子间键的化学 。超分子聚合物是分子通过非共价键自组装形成的,不需要任何引发剂.传统高分子化合物(又称高聚物)是通过化学键键合在一起形成的大分子,一般需要引发剂或加热等外界条件才可进行聚合,而且过程一般不可逆。由于非共价键有良好的可逆性,超分子聚合物易聚集或解离。因此,当环境中影响因子改变,超分子聚合物会发生一定响应,应对环境变化。如果一种超分子拥有多种环境刺激影响因素,那么该种超分子具有多重刺激响应性。这些特性使得超分子聚合物可作为良好的智能材料。尤其在热响应材料,光响应材料,离子检测,药物释放等各个领域的应用具有良好的前景。
1.氢键的刺激响应性超分子聚合物
高效药物运输载体的研究是高分子材料科学领域的难题。2016年,Alberto Concelloacute;n, Eva Blasco,Luis Oriol[4]等设计合成了聚合物3和分子4,聚合物3的侧链含2,6-二酰胺基吡啶基团,该基团会和分子4产生三重氢键相互作用(图 1 a)。研究人员主要研究聚乙二醇链段分子量为2000和100000的两种聚合物3和分子4之间自组装过程的研究。分子3和分子4在氢键作用下自组装形成分子5。在低温透射电镜下观察到聚乙二醇链段分子量为2000的分子5的形态为囊泡形态,该分子在光照辐射之后,囊泡会发生皱缩。(图1b-d);聚乙二醇链段分子量为10000的分子5在透射电镜下呈微粒形态,在光照辐射之后,观察到无定型态,但是,在光照辐射24h之后,该分子又呈微粒形态(图 1.2 e-g)。由于该超分子聚合物5对光照的刺激响应性,分子5可以在靶向药物输送领域得到很好地应用。
图1(a)3-5的化学结构; (b)5(MnPEG = 20000未照射的囊泡的TEM图像。 5(MnPEG = 2000)囊泡(c)在UV照射之前和(d)之后的TEM图像。5(MnPEG = 100000胶束(e)在照射之前24小时之前,(f)之后和(g)的TEM图像。
2.金属配位刺激响应超分子聚合物
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