鹽析效應引發的芳香性介孔組裝體的可控調節
項目類別：廣東省自然科學基金-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同效應以及構建具有不同化學和物理性質的功能超分子體系是超分子科學的研究熱點。設計和合成納米級別刺激響應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、材料、生物等領域都有著廣泛的應用前景。在這類響應性物質中，能夠實現介孔轉化的納米球狀結構，可以作為藥物輸送和納米反應的載體，在生物化學和材料科學領域中受到廣泛關注。由脂類、短肽和嵌段共聚物的組裝形成的介孔球，由于弱的組裝驅動作用，經常在環境刺激下溶解成單分子，具有較弱的結構穩定性，對應用領域具有一定的局限性。剛柔芳香兩親分子具有共軛的剛性嵌段和容易彎曲的柔性嵌段，使其在外界環境的改變下能夠迅速響應進行分子幾何構型轉換，在組裝結構之間進行相互轉換，具有較高的結構穩定性。因此，設計和合成結構可控的剛柔芳香兩親分子在智能刺激響應材料領域具有重要的意義。剛柔嵌段超分子中通過調節剛柔體積比、剛棒的各向異性和柔性鏈的橫截面積等這參數之間的協同作用，可以調控組裝體的結構和性能。我們從優化分子結構入手，設計和合成鹽智能型兩親性芳香分子。通過鹽的濃度變化調節分子的親水能力，實現芳香性嵌段的三維有序到二維有序結構，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。為了調控芳香嵌段的幾何構型設計合成四聯苯取代的咔唑。咔唑的中心氮原子被SP2雜化，可以形成較大的共平面結構。如果氮原子被芳香基取代，咔唑平面和取代的芳基平面內存在較多的電子分布，共平面結構得到破壞。由此本課題通過咔唑和多重聯苯共軛制備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。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氧乙烷嵌段，通過鹽的濃度調控聚環氧嵌段和水的相互作用，實現嵌段的親水和疏水調控。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構，利用動態光散射和表面吸附手段研究介孔結構。我們希望借助這種結構與功能可以調控芳香嵌段的幾何構型和聚集結構，制備智能介孔球狀組裝體，并借助介孔的軟結構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。