鹽析效應(yīng)引發(fā)的芳香性介孔組裝體的可控調(diào)節(jié)
項目類別：廣東省自然科學(xué)基金-自由申請
參與人員：黃哲鋼、黃利平、巫珊珊、張玲玲、謝思穎、包思涵
起止日期：2017.5.1-2020.5.1
生物體系可以精確地利用非共價鍵相互作用形成高度有序的功能組裝體，設(shè)計與合成具有自組裝能力的分子、研究分子間相互作用及其協(xié)同效應(yīng)以及構(gòu)建具有不同化學(xué)和物理性質(zhì)的功能超分子體系是超分子科學(xué)的研究熱點。設(shè)計和合成納米級別刺激響應(yīng)性的分子使得人們能夠可逆的通過外界刺激來控制和改變體系的宏觀物性，因而其在物理、化學(xué)、材料、生物等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。在這類響應(yīng)性物質(zhì)中，能夠?qū)崿F(xiàn)介孔轉(zhuǎn)化的納米球狀結(jié)構(gòu)，可以作為藥物輸送和納米反應(yīng)的載體，在生物化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注。由脂類、短肽和嵌段共聚物的組裝形成的介孔球，由于弱的組裝驅(qū)動作用，經(jīng)常在環(huán)境刺激下溶解成單分子，具有較弱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對應(yīng)用領(lǐng)域具有一定的局限性。剛?cè)岱枷銉捎H分子具有共軛的剛性嵌段和容易彎曲的柔性嵌段，使其在外界環(huán)境的改變下能夠迅速響應(yīng)進行分子幾何構(gòu)型轉(zhuǎn)換，在組裝結(jié)構(gòu)之間進行相互轉(zhuǎn)換，具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，設(shè)計和合成結(jié)構(gòu)可控的剛?cè)岱枷銉捎H分子在智能刺激響應(yīng)材料領(lǐng)域具有重要的意義。剛?cè)崆抖纬肿又型ㄟ^調(diào)節(jié)剛?cè)狍w積比、剛棒的各向異性和柔性鏈的橫截面積等這參數(shù)之間的協(xié)同作用，可以調(diào)控組裝體的結(jié)構(gòu)和性能。我們從優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)入手，設(shè)計和合成鹽智能型兩親性芳香分子。通過鹽的濃度變化調(diào)節(jié)分子的親水能力，實現(xiàn)芳香性嵌段的三維有序到二維有序結(jié)構(gòu)，通過三維芳香嵌段的組裝制備介孔球體，通過二維芳香嵌段的組裝制備實心的纖維。為了調(diào)控芳香嵌段的幾何構(gòu)型設(shè)計合成四聯(lián)苯取代的咔唑。咔唑的中心氮原子被SP2雜化，可以形成較大的共平面結(jié)構(gòu)。如果氮原子被芳香基取代，咔唑平面和取代的芳基平面內(nèi)存在較多的電子分布，共平面結(jié)構(gòu)得到破壞。由此本課題通過咔唑和多重聯(lián)苯共軛制備C2-、C3-對稱性螺旋槳芳香嵌段，研究螺旋槳的可控共平面性質(zhì)。另外，為了賦予分子的兩親性子，螺旋槳的兩個末端引入聚環(huán)氧乙烷嵌段，通過鹽的濃度調(diào)控聚環(huán)氧嵌段和水的相互作用，實現(xiàn)嵌段的親水和疏水調(diào)控。借用紫外可見光譜、熒光光譜等實驗手段考察不同鹽濃度環(huán)境中芳香嵌段的共平面能力，利用透射電鏡、原子力顯微鏡研究三維和二維芳香嵌段的組裝結(jié)構(gòu)，利用動態(tài)光散射和表面吸附手段研究介孔結(jié)構(gòu)。我們希望借助這種結(jié)構(gòu)與功能可以調(diào)控芳香嵌段的幾何構(gòu)型和聚集結(jié)構(gòu)，制備智能介孔球狀組裝體，并借助介孔的軟結(jié)構(gòu)進行疏水性分子和藥物的裝載和釋放性能研究，最終為智能輸送藥物提供一種新的方法。