基于受限自组装方式构建的多功能集成聚合物胶囊

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聚合物胶囊在药物可控释放、细胞模拟、微纳米反应器等方面具有巨大的应用潜力,是受到广泛关注的研究前沿。尽管已发展了多种胶囊制备方法,然而现有的方法,难以对胶囊结构、组成、通过性进行高效精确地控制;也难以合成多功能集成的胶囊。本论文设计合成含有可聚合单元离子液体表面活性剂分子,通过溶胶凝胶自组装过程使聚合单体规则有序排列在受限自组装模板内,进一步进行聚合并除模板获得聚合物胶囊。结合离子液体离子交换特性,基于受限自组装方法发展了一种高度可控、功能集成的聚合物胶囊制备方法。通过对介孔材料合成规律的认识构建球形介孔模板,进而实现胶囊结构与组成的高效控制及胶囊的多功能集成,本论文取得以下成果:设计合成一系列双子型含吡咯单元咪唑离子液体表面活性剂,系统地研究其溶胶凝胶自组装行为。通过调节表面活性剂及对抗阴离子,调节介孔材料的结构,并获得高质量立方相结构材料。对于表面活性剂阳离子骨架进行进一步分子设计,通过溶胶凝胶方法改变条件得到一系列不同尺度球形介孔材料,为获得构建胶囊的球形模板。同时从受限空间内聚合反应行为对受限自组装方法获得更深的认识。基于受限自组装方法,实现参数和功能高度可控聚合物胶囊的高效合成。利用含吡咯聚合单元的咪唑离子液体的特殊表面活性剂制备介孔SiO2微球中,通过对介孔孔道中排列有序的单体进行控制聚合,得到壁厚均匀可控、含有离子液体单元的聚合物胶囊。基于离子液体独特的离子换特性,实现对胶囊壁通过性精确、可逆的控制;并利用此特性,赋予了胶囊多种功能性质,展示了该方法对胶囊进行组分控制与功能化的巨大潜力。在上述工作基础上,利用混合表面活性剂以及受限自组装方法,实现了该胶囊体系的多种功能集成。模板尺度的调节,使胶囊扩展至接近细胞尺寸的~10μm尺度。混合模板的引入,将糖类修饰至胶囊壁界面,赋予其生物识别特性。而实心-介孔球形核壳结构模板的引入,通过预装载法向胶囊内引入催化反应中心,并基于壁通过性控制反应中心的化学行为。在多个维度的调控,我们获得了真正意义上多功能集成性能可控的聚合物胶囊。
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