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聚两性电解质是聚合物链段上同时拥有阴阳离子基团的离子型聚合物,具有明显的环境响应性,使得聚两性电解质在药物载体、生物传感器、日用化妆品以及纳米技术等方面领域有着重要的研究意义和应用价值。本文通过阴离子开环聚合方法制备了基于壳聚糖和聚肽的链段构象刚柔可变的接枝型聚两性电解质。并通过多种方法研究了这些聚两性电解质的pH响应性溶液性质和自组装行为。 (1)通过壳聚糖(CS)上氨基引发γ-苄基L-谷氨酸酯五元环酸酐(NCA)阴离子开环聚合,合成了以CS为主链、聚(三-谷氨酸)(PLGA)为侧链的基于多糖和多肽的接枝型聚两性电解质CGA。通过两种氨基酸NCA的多步阴离子开环聚合,合成了基于聚(L-谷氨酸)(PLGA)和聚(L-赖氨酸)(PLL)的接枝型聚两性电解质PGLL。通过1HNMR、FT-IR以及GPC等方法表征了聚合物的分子结构。 (2)研究了聚两性电解质CGA的pH响应性溶液性质和自组装行为以及聚合物浓度和外加盐对自组装体结构形貌的影响。研究发现,随着pH增加,PLGA链段离解度增加,同时构象发生由刚性α-螺旋到无规线团的转变;而CS主链亲水性降低,由半刚性链转变为柔性链,CGA主侧链的亲疏水性发生反转,导致聚集体形貌与结构发生改变:在低于等电点(IEP)的情况下,CGA的CS主链为半刚性质子化链段,PLGA侧链为疏水刚性链,在溶液中形成以PLGA为核、以CS为壳的球形胶束;在高于IEP的情况下,CGA主链为柔性疏水链,而PLGA侧链为柔性伸展链,在溶液中形成以CS为核、以PLGA为壳的刚性棒状胶束或囊泡。在较低的聚合物溶液浓度下,聚集体的尺寸明显变大,随pH值增加,形貌由球形转变为棒状,最终转变为囊泡。改变溶液中的离子强度对CGA的溶液性质和自组装形貌有较大影响;随外加盐浓度的升高,CGA溶液的Zeta电位绝对值明显减小,等电点移向低pH值,聚集体形貌变为粘联的球形胶束。 (3)研究还发现,随着pH变化,聚两性电解质PGLL的链段解离程度发生改变,聚肽链段构象在刚性α-螺旋到无规线团之间发生转变。在低pH下,主链为刚性疏水聚肽链段,侧链PLL为质子化的柔性伸展肽链;在高pH下,主链为离子化的柔性伸展链,侧链为疏水PLL刚性链。聚集体形貌随pH发生转变:在低于IEP的情况下,形成以PLGA为核、PLL为壳的球形胶束;在高于IEP的情况下,形成以PLL为核、PLGA为壳的棒状胶束,并随着pH的增加,聚集体逐渐由棒状结构形成松叶状分形结构。对分形结构成形机理的研究表明,在高pH值下,聚两性电解质的二次聚集是在溶剂挥发过程中发生,棒状胶束在谷氨酸钠盐结晶过程诱导下发生聚集形成松叶状分形结构,遵循扩散控制聚集机理。