阳离子/荧光功能聚合物纳米粒子的制备及其与生物大分子相互作用的研究

论文摘要

阳离子聚合物纳米粒子由于除了可以与纤维及污水中的污染物等物质发生作用外,还能与以及生物大分子发生有效的静电相互作用,因此引起了广泛的关注,而阳离子型荧光聚合物纳米粒子兼具有阳离子功能性和荧光功能性的双重优势,在生物医用领域有着明显的应用前景。基于此,本工作主要进行了以下两个方面的工作：首先,我们以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）为单体,甲基丙烯酰乙氧基甲基氯化铵（DMC）为阳离子功能单体,2,2’-偶氮（2-甲基丙基脒）二盐酸盐（AIBA）为阳离子引发剂,采用无皂乳液聚合的技术成功制备了阳离子型共聚物P（St-BA-DMC）纳米粒子。采用红外光谱（FT-IR）、核磁共振光谱（1H-NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）等手段表征了所制得的共聚物的分子结构和分子量及分子量分布；利用PCS和TEM技术观测了纳米粒子的粒径大小和形貌；并结合PCS、TEM、zata电位及荧光光谱等手段研究了纳米粒子与牛血清白蛋白（BSA）之间的相互作用。测试结果表明,所有单体都成功地参与聚合反应而制备出阳离子共聚物P（St-BA-DMC）,所得到的阳离子聚合物纳米粒子粒径为90nm左右,粒径均一且表面清洁；而与BSA研究结果表明,在pH值高于BSA等电点（pI=4.6）的条件下,BSA电离为负电性,能通过有效的正负电荷的相互作用而吸附在纳米粒子的表面,说明所制得的阳离子聚合物纳米粒子在蛋白质分离和药物载体等方面有着潜在的应用。接着,在阳离子功能性的基础上,引入稀土配合物成分,而赋予阳离子型共聚物荧光性能。先采用Eu离子和丙烯酸（AA）,1,10-菲啰啉的配位反应自行制备了可聚合的稀土配合物单体,采用红外光谱（FT-IR）、核磁共振光谱（1H-NMR）和元素分析证实了该配合物与理论设计相符的结构Eu（AA）3Phen,而荧光光谱和热分析的结果则表明配合物单体具有较好的荧光性能和热性能；然后将该稀土配合物单体与阳离子功能单体甲基丙烯酰乙氧基甲基氯化铵（DMC）和水溶性单体聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）等采用溶液聚合的方法进行无规共聚从而制备了两亲性阳离子含稀土荧光共聚物poly（PEGMA-co-MMA-co-DMC-co-Eu（AA）3Phen） （PPMDEu）,核磁共振光谱（1H-NMR）和荧光光谱分析的结果表明,所有的单体包括功能单体都成功地参与共聚而形成了共聚物PPMDEu,且得到的共聚物保留了稀土配合物单体的Eu特征荧光性能；最后采用TEM、荧光光谱法和琼脂糖凝胶电泳等技术研究了所制备的阳离子荧光共聚物与DNA分子（小牛胸腺DNA和质粒DNA）之间的相互作用,结果表明共聚物PPMDEu在水溶液中可自组装形成纳米粒子,且由于分子内季铵离子和Eu离子等带正电荷的基团的存在,可与DNA分子内负电荷的磷酸根发生有效的正负电荷静电相互作用。而这些研究的研究显示,所制备的阳离子荧光共聚物PPMDEu在生物探针和基因载体等方面有着较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 阳离子型聚合物纳米粒子的研究
• 1.1 阳离子型聚合物纳米粒子的制备方法
• 1.1.1 乳液聚合法
• 1.1.2 聚电解质复合物的自组装
• 1.1.3 两亲性共聚物自组装
• 1.2 阳离子型聚合物纳米粒子的应用
• 1.2.1 用于织物整理剂
• 1.2.2 用于造纸工业
• 1.2.3 用作污水处理工业中的絮凝剂
• 1.2.4 用作基因/药物载体
• 2 含稀土荧光聚合物的研究
• 2.1 稀土配合物概述
• 2.1.1 稀土配合物的发光原理
• 2.1.2 稀土配合物的发光特点
• 2.1.3 稀土配合物的配位特点及配体种类
• 2.2 含稀土荧光聚合物材料的制备
• 2.2.1 掺杂法制备含稀土聚合物材料
• 2.2.2 键合法制备含稀土聚合物材料
• 2.3 含稀土荧光聚合物材料的应用进展
• 2.3.1 农用光转化薄膜
• 2.3.2 聚合物光纤放大器
• 2.3.3 安全防伪材料
• 2.3.4 荧光化学传感器
• 2.4 含稀土荧光聚合物生物探针应用前景
• 3 选题的目的与意义
• 第二章 阳离子聚合物纳米粒子的制备及其与BSA相互作用的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 实验原料及规格
• 2.1.2 主要原料的预处理
• 2.1.3 主要测试及表征仪器
• 2.2 阳离子共聚物P（St-BA-DMC）纳米粒子的制备
• 2.3 测试与表征
• 2.3.1 FT-IR分析
• 2.3.2 NMR分析
• 2.3.3 分子量及分子量分布的表征
• 2.3.4 PCS及Zeta电位分析
• 2.3.5 透射电子显微镜（TEM）表征
• 2.3.6 荧光光谱分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 共聚物P（St-BA-DMC）的结构分析
• 3.1.1 共聚物P（St-BA-DMC）的FT-IR表征
• 1H-NMR表征'>3.1.2 共聚物P（St-BA-DMC）的¹H-NMR表征
• 3.1.3 共聚物P（St-BA-DMC）的分子量及分子量分布的表征
• 3.2 阳离子型聚合物纳米粒子与BSA相互作用分析
• 3.2.1 PCS分析
• 3.2.2 Zeta电位分析
• 3.2.3 TEM分析
• 3.2.4 荧光光谱分析
• 4 本章小结
• 第三章 阳离子型含稀土荧光聚合物的制备及其与DNA相互作用研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 实验原料及规格
• 2.1.2 主要原料的预处理
• 2.1.3 主要测试及表征仪器
• 3Phen的制备'>2.2 稀土配合物Eu（AA）₃Phen的制备
• 2.3 阳离子型含稀土荧光聚合物的制备
• 2.4 测试与表征
• 2.4.1 红外表征
• 2.4.2 NMR表征
• 2.4.3 元素分析
• 2.4.4 热分析（TGA）
• 2.4.5 溶解性能分析
• 2.4.6 荧光光谱分析
• 2.4.7 荧光量子效率的测定
• 2.4.8 透射电子显微镜（TEM）表征
• 2.4.9 琼脂糖凝胶电泳
• 3 结果与讨论
• 3.1 稀土配合物Eu（AA）3Phen的表征
• 3.1.1 元素分析
• 3.1.2 红外光谱FT-IR分析
• 1H-NMR分析'>3.1.3 核磁 ¹H-NMR分析
• 3.1.4 热性能分析
• 3.1.5 荧光性能分析
• 3.1.6 溶解性能
• 3.2 阳离子型含稀土荧光聚合物PPMDEu的表征
• 3.2.1 聚合物PPMDEu的溶解性
• 1H-NMR分析'>3.2.2 聚合物PPMDEu的核磁¹H-NMR分析
• 3.2.3 聚合物PPMDEu水溶液的荧光性能
• 3.2.4 荧光量子效率分析
• 3.3 阳离子型稀土荧光聚合物PPMDEu与DNA的作用研究
• 3.3.1 TEM分析
• 3.3.2 荧光光谱分析
• 3.3.3 琼脂糖凝胶电泳分析
• 4 本章小结
• 第四章 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢