叔氨基（甲基）丙烯酸酯系列聚合物刷pH响应行为的研究

本申请选用叔氨基（甲基）丙烯酸酯类pH功能聚合物刷为研究对象，首先采用表面引发-单电子转移活性自由基聚合（SI-SET-LRP）方法，通过优化聚合条件，探索可用以将上述单体系列于不同基质材料表面引发聚合的高效合成途径。在分析表征聚合物刷的组成与架构、检测与评价其pH敏感性性能的基础上，确立所合成的聚合物刷的微观结构参数（其中包括与主链官能团所连的侧链基团的大小、形状等一级结构，以及厚度、接枝密度、表面覆盖率、嵌段序列等二级结构）与pH响应行为的相关关联。通过建立这类聚合物刷的微结构与其pH敏感性能的相关性的理论模型，实现由该类pH功能聚合物刷构成的"智能型材料"的分子设计。项目同时还将探索并建立该类材料的pH响应行为对其应用性能的影响机制。项目的研究结果预期可以为pH敏感性功能材料的研究体系的拓广及其在生物医学等领域的应用提供科学依据。

选择并部分合成了一系列叔氨基(甲基)丙烯酸酯单体，采用SET-LRP、ATRP及RAFT等可控/活性聚合手段，优化聚合条件，分别以SiO2纳米粒子、硅片(silicon wafer)、磁性纳米粒子(Fe3O4)为基质，制备了系列叔氨基(甲基)丙烯酸酯类均/共聚聚合物刷，研究了其pH响应行为。并通过对该系列聚合物的无规/嵌段共聚改性，将所得到的P(DMA-co-DBA)无规共聚物作为载体与DNA络合，用于Hela细胞的基因转染，测试了转染效果及细胞毒性并研究了其作用机理，发现P(DMA-co-DBA)8:2/DNA的转染效率在DNA浓度为0.125 µg.ml-1~1.25 µg.ml-1的范围内不受DNA浓度的影响，即在很低的DNA浓度下仍有很强的转染能力，细胞毒性很小，破溶酶体的能力及速度强，在有血清时转染效率远高于PEI，因而更适合于体内转染。同时将DMA和tBMA进行嵌段共聚后经偶极离子化、水解改性处理得PMAA-b-PDMA*, 随后与 PEI/DNA结合进行转染，发现PMAA-b-PDMA* /(PEI/DNA)复合粒子的毒性远小于PEI/DNA；n嵌/nPEI=2:1时，PMAA-b-PDMA* (MW 5000-10000）/(PEI/DNA)的转染效率优于PEI/DNA的转染效率。此外，以凹土微纳米颗粒作为Pickering乳化剂，制备了O/W型Pickering乳液。通过对凹土浓度、电解质、pH 值等因素的系统考察，提出其稳定乳液的作用机理为凹土粒子在连续相中形成的三维网络结构提高了连续相黏度，进而提高了乳液的稳定性；乳液在较宽的水相pH范围内可长期保持稳定。并且改变pH，乳液可实现多次乳化—破乳的可逆循环。并利用SET-LRP在凹土表面接枝PDEA，合成并制备了由PAL-PDEA粒子稳定的Pickering乳液，当水相pH < 2时，乳液为O/W型，水相pH > 3时为W/O型，pH刺激变换下乳液状态由乳化(W/O)—破乳—再乳化(O/W)这一变化过程可以循环至少7次，因此PAL-PDEA粒子可用作一种可重复使用的pH响应性Pickering乳化剂。并以凹土稳定的Pickering乳液为模板制备出了pH敏感复合微球，通过调节释放介质pH可控制罗丹明B的释放速率，而且其在pH 5、7.4、10溶液中从复合微球上的释放符合Higuchi扩散控制模型。