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荧光超支化聚合物的合成与应用

杨文  
【摘要】:超支化聚合物具有与树枝状聚合物相似的化学结构和特性,在很多领域具有潜在的应用价值,如药物载体、催化和传感器。而超支化聚合物的合成相对比较容易,它的合成、结构、表征和性能成为当前高分子科学的热点课题之一,其中超支化聚合物的自发荧光现象吸引了越来越多的关注。本论文针对以下几个问题进行研究,并取得初步成果: 1.我们使用N,N’-胱胺二丙烯酰胺和1-(2-氨基乙基)哌嗪通过迈克尔加成方式合成了双硫键官能化的超支化聚酰胺胺(HPAMAM)。这种新型的HPAMAM能够发射明亮的荧光,发射谱带涵盖了几乎整个可见光区。当聚合物溶液分别在330-385nm,460-490nm以及510-550nm处激发时,能够发现溶液颜色分别变成蓝色、绿色和红色。这种HPAMAM是可以生物降解的,它们能够轻易地被2巯基乙醇或谷胱甘肽所降解,相应地荧光也随之降低。 2.我们合成了一种水溶性的、生物可降解的、带有甘露糖基团的荧光超支化聚酰胺-胺(M-HPAMAM)。合成过程中包括双丙烯酰胺与1-(2-氨基乙基)哌嗪的迈克尔加成反应,随后采用甘露糖进行修饰。由于引入了甘露糖,M-HPAMAM的荧光显著地增强。当M-HPAMAM与E.Coli混合培养之后,产生了明亮的荧光细菌团聚物,而相应的水溶液的荧光强度却降低了。这表明,M-HPAMAM与细菌有着强烈的亲合作用。基于所形成的细菌团聚物的尺寸和数量,我们发现,该方法可以检测浓度高于102 cfu/mL的细菌。 3.根据三级胺能自发荧光的原理,我们成功地合成了表面分别带半乳糖基团和葡萄糖基团的荧光聚合物纳米球。这种荧光纳米球由双丙烯酰胺、1-(2-氨基乙基)哌嗪和半乳糖胺盐酸盐或葡萄糖胺盐酸盐通过迈克尔加成一步法合成,具有荧光强度高、光稳定性强、激发和发射光谱宽(从430 nm到620 nm)等特点。实验中我们将高分子荧光球用于人肝癌细胞HepG2的荧光探针,结果证明其无毒、可生物降解,表面带半乳糖基团的荧光纳米球对肝癌细胞具有更好的靶向作用。 4.我们用胱胺二丙烯酰胺、1-(2-氨基乙基)哌嗪和葡萄糖胺通过迈克尔加成制备了端基带葡萄糖的荧光超支化聚酰胺。当水溶液中存在三价铁离子时,超支化聚合物的荧光强度急剧下降。这种荧光聚酰胺可作为三价铁离子的传感器。 5.电纺是制备聚合物纳米纤维的简单方法。我们对超支化聚酰胺-胺的甲醇溶液进行了电纺研究,得到了荧光纳米纤维。这种新的荧光纳米纤维可用来检测TNT。


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