氢键调控聚已内酯 - B - 聚氧化乙烯结晶性胶束形貌的研究与探索.docxVIP

氢键调控聚已内酯-B-聚氧化乙烯结晶性胶束形貌的研究与探索

一、绪论

1.1研究背景与意义

在材料科学和生物医学等领域，嵌段共聚物胶束由于其独特的自组装行为和物理化学性质，受到了广泛的关注。当嵌段共聚物在选择性溶剂中浓度高于临界胶束浓度时，会自组装形成由可溶性壳和不溶性核组成的胶束，其自组装的驱动力主要为不同嵌段间的亲疏溶剂作用。而当胶束的核具有结晶性时，即形成结晶性胶束，结晶驱动力与亲疏溶剂作用力共同决定其自组装行为。

聚己内酯-b-聚氧化乙烯（PCL-b-PEO）作为一种典型的两亲性嵌段共聚物，在溶液中能够自组装形成结晶性胶束。其中，PCL链段具有结晶性，可作为胶束的核，而PEO链段具有亲水性，形成胶束的壳。这种结晶性胶束在药物传递、生物成像、组织工程等生物医学领域以及催化、纳米材料制备等领域展现出了广阔的应用前景。在药物传递方面，PCL-b-PEO结晶性胶束可以作为药物载体，将疏水性药物包裹在胶束内部，提高药物的溶解度和稳定性，实现药物的可控释放，降低药物对正常组织的毒副作用；在生物成像中，可通过对胶束进行功能化修饰，连接荧光基团等，用于生物体内的成像检测；在组织工程领域，其可以模拟细胞外基质的结构和功能，为细胞的生长和增殖提供合适的微环境。在催化领域，可作为纳米反应器，为催化反应提供特定的微环境，提高催化效率；在纳米材料制备中，可作为模板，制备具有特定形貌和结构的纳米材料。

然而，PCL-b-PEO结晶性胶束的性能很大程度上取决于其形貌和尺寸。不同形貌的胶束，如球状、棒状、片状等，在应用中表现出不同的特性。球状胶束通常具有较好的稳定性和流动性，易于在体内循环和被细胞摄取；棒状胶束在某些情况下能够增强与生物分子的相互作用，提高靶向性；片状胶束则可能在组织工程等领域具有独特的应用优势，例如可以提供更大的表面积与细胞相互作用。因此，实现对PCL-b-PEO结晶性胶束形貌和尺寸的精确调控，对于优化其性能、拓展其应用范围具有至关重要的意义。

氢键作为一种重要的分子间相互作用，在调控聚合物的结构和性能方面发挥着关键作用。在PCL-b-PEO体系中，通过引入具有氢键给体或受体的小分子或聚合物，可以与PEO链段形成氢键，从而改变胶束的归一化接枝密度和吉布斯自由能，进而实现对胶束形貌和尺寸的有效调控。这种通过氢键调控胶束形貌的方法具有操作简单、条件温和、对环境友好等优点，为PCL-b-PEO结晶性胶束的形貌调控提供了一种新的策略。

基于此，本研究聚焦于氢键调控PCL-b-PEO结晶性胶束的形貌，通过深入探究氢键作用对胶束形貌转变的影响规律和作用机制，期望为PCL-b-PEO结晶性胶束在各领域的高效应用提供坚实的理论基础和技术支持，推动相关领域的发展。

1.2嵌段共聚物结晶性胶束概述

嵌段共聚物结晶性胶束是一类特殊的自组装聚集体，由两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中形成。当嵌段共聚物的浓度高于临界胶束浓度时，其分子会自发组装，其中疏水的结晶性链段聚集形成胶束的核，而亲水的链段则向外伸展，构成胶束的壳，从而形成具有核-壳结构的结晶性胶束。这种独特的结构赋予了结晶性胶束许多优异的性能。

从结构特点来看，结晶性胶束的核由结晶性链段组成，这些链段通过结晶作用有序排列，形成较为致密的结构，为胶束提供了一定的稳定性和刚性；壳层则由亲水性链段构成，使得胶束能够在水溶液等极性环境中稳定分散。而且，其形貌具有多样性，常见的有球状、棒状、片状等，这些不同的形貌取决于多种因素，如嵌段共聚物的链结构（包括嵌段长度、嵌段比例等）、溶剂性质、结晶温度和条件等。例如，当嵌段共聚物中结晶链段长度增加时，胶束可能从球状逐渐转变为棒状甚至片状；在不同的溶剂中，由于溶剂对不同链段的溶解性不同，也会导致胶束形貌的变化。

在药物传递领域，结晶性胶束展现出了巨大的应用潜力。它们可以作为药物载体，将疏水性药物包裹在胶束的内核中，提高药物的溶解度和稳定性，实现药物的可控释放。以抗癌药物为例，将其包裹在PCL-b-PEO结晶性胶束中，能够有效降低药物在血液循环中的提前释放，提高药物在肿瘤部位的富集量，增强治疗效果，同时减少药物对正常组织的毒副作用。在生物成像方面，通过对结晶性胶束进行功能化修饰，连接荧光基团等成像探针，可以用于生物体内的成像检测，帮助医生更准确地诊断疾病。在组织工程中，结晶性胶束可以模拟细胞外基质的结构和功能，为细胞的生长、黏附和增殖提供合适的微环境，促进组织的修复和再生。

PCL-b-PEO体系作为一种典型的制备结晶性胶束的材料，具有诸多独特优势。PCL链段具有良好的生物相容性和生物可降解性，其降