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聚合物分子刷是一类具有与众不同的化学结构的高分子材料,其独特的结构与新奇的物理性质使其备受关注。目前已经报道合成的聚合物分子刷还存在强度不够、生物相容性差以及不能生物降解等缺点。在本论文中,我们设计一种简便的方法合成以聚氨基酸为骨架侧链可调节的结构可控的聚合物分子刷。我们主要针对以下两个方面展开了深入的研究。
首先:我们实现对赖氨酸ε-氨基溴代功能化,并合成了Nε-溴代赖氨酸的NCA(Nε-Bromoisobutyryl-L-LysineN-carboxyanhydride),成功的通过活性开环聚合的方法合成了Nε-溴代的聚赖氨酸大分子引发剂Poly(N-bromoisobutyryl-L-Lysine),最后通过可控自由基聚合,先后合成了结构规整的具有α-螺旋二级结构骨架和刚性聚苯乙烯侧链的可降解的聚赖氨酸分子刷以及带有α-螺旋骨架,柔性PEGMA侧链的水溶性的聚赖氨酸分子刷,并通过各种表征手段证实了分子刷状结构。这种刚性的聚赖氨酸-g-聚苯乙烯分子刷可以有效的增加材料的刚性,并能够实现降解。聚赖氨酸-g-PEGMA分子刷具有高密度接枝的亲水性侧链,大大提高了分子刷的润滑能力。
其次,我们为了更好的研究聚氨基酸多肽分子刷的结构与性能,设计了结构更为复杂的牙刷状聚氨基酸分子刷,并通过过渡金属引发剂引发赖氨酸及溴代赖氨酸的NCA进行活性开环聚合,成功的制备出了结构规整的嵌段共聚肽骨架Poly-(Nε-CBZ-L-Lysine)-b-Poly(Nε-bromoisobutyryl-L-Lysine),我们对其结构和聚合过程进行了详细的表征,证明我们设计的骨架结构是一种具有高度α螺旋二级结构的嵌段共聚肽骨架。然后我们在此基础上又通过ATRP技术,成功的合成了一系列的牙刷状聚氨基酸分子刷,这种分子刷具有刚性的α-螺旋结构的手柄以及柔软的PEGMA刷毛,通过对其圆二色谱的分析,总结出牙刷状聚氨基酸分子刷PZLL-b-PBrLL-g-PEGMA随着主链组份及柔性侧链长度变化,整体分子螺旋度变化的情况,并简单的尝试了这种两亲性的牙刷状聚氨基酸分子刷的自组装行为,为以后进一步研究聚氨基酸分子牙刷的超分子自组装及应用前景提供了思路与经验。