李榮燁，倪云霞，劉丹丹，李 志，程玉新，夏明欣，付小會(huì)

（青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院,青島266042）

刺激響應(yīng)高分子是一類對(duì)外部刺激敏感，接收刺激信號(hào)后，可使分子結(jié)構(gòu)性能發(fā)生可逆或不可逆變化的高分子，在生物醫(yī)用等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景［1～6］.其中，溫度響應(yīng)性聚合物由于其溶解度對(duì)溫度的敏感性而備受關(guān)注［7～10］.自然界中許多天然蛋白質(zhì)能夠靈敏地對(duì)外界環(huán)境變化產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和性能變化，因此基于蛋白質(zhì)基本單元氨基酸的刺激響應(yīng)聚氨基酸高分子具有重要的研究?jī)r(jià)值，受到了廣泛關(guān)注.與傳統(tǒng)高分子相比，聚α-氨基酸具有手性主鏈及豐富的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，能夠形成多種二級(jí)結(jié)構(gòu)（如α-螺旋和β-折疊），通過(guò)外部刺激的調(diào)控可以實(shí)現(xiàn)不同二級(jí)結(jié)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)變［11～13］，從而提供了調(diào)節(jié)材料刺激響應(yīng)性能的新策略.Chen等［14］在聚谷氨酸側(cè)鏈修飾了寡聚乙二醇（OEG），制備了具有低臨界溶解溫度（LCST）的溫度響應(yīng)性聚（L-谷氨酸）衍生物（Poly-L-EGxGlu，x=1，2，3）.當(dāng)溫度升高時(shí)，Poly-L-EG3Glu的水溶液透過(guò)率降低，溫度恢復(fù)至室溫后，透過(guò)率為100%，表明該聚合物具有可逆的溫度響應(yīng)行為.他們同時(shí)還制備了水溶性較好的消旋聚合物Poly-rac-EG3Glu，研究發(fā)現(xiàn)其水溶液不具有溫度響應(yīng)性，證明聚合物的溫度響應(yīng)性取決于聚氨基酸的二級(jí)結(jié)構(gòu).該類聚合物的響應(yīng)性能在很大程度上取決于側(cè)鏈OEG的長(zhǎng)度，如Poly-L-EGlGlu不溶于水和大部分有機(jī)溶劑，而Poly-L-EG2Glu和Poly-L-EG3Glu的水溶液則具有LCST轉(zhuǎn)變行為.本課題組［15，16］采用“點(diǎn)擊化學(xué)”法將OEG分子接枝到側(cè)鏈含有三鍵和雙鍵的聚谷氨酸上，得到一系列溫度響應(yīng)性聚合物.

聚類肽又稱為氮取代聚甘氨酸，其主鏈結(jié)構(gòu)與聚氨基酸相似，但其酰胺鍵上的活潑氫被側(cè)鏈基團(tuán)取代，因此聚類肽主鏈結(jié)構(gòu)中不存在聚氨基酸固有的多重氫鍵相互作用，這種結(jié)構(gòu)特征決定了聚類肽主鏈柔性較好，其性質(zhì)調(diào)控主要通過(guò)對(duì)側(cè)鏈基團(tuán)的有效設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)［17～19］.Schlaad等［20］研究了聚（N-C3甘氨酸）的溶液性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)C3為正丙基、烯丙基和異丙基時(shí)，聚類肽水溶液表現(xiàn)出溫度誘導(dǎo)的相轉(zhuǎn)變行為，其濁點(diǎn)溫度取決于側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和電子效應(yīng)；當(dāng)側(cè)鏈為炔丙基或4個(gè)碳原子烷基鏈時(shí)，聚類肽不溶于水.Zhang等［21］通過(guò)N-取代羧酸酐（NNCA）開(kāi)環(huán)聚合法制備了線狀或環(huán)狀的聚［（N-乙基甘氨酸）-r-（N-丁基甘氨酸）］無(wú)規(guī)共聚類肽，該類聚合物的濁點(diǎn)可通過(guò)聚合物的組成和結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控.Tian等［22］通過(guò)NNCA開(kāi)環(huán)聚合和后修飾法制備了側(cè)鏈修飾有OEG的溫度響應(yīng)性聚類肽.該類高分子具有較好的生物相容性，在經(jīng)過(guò)多次加熱和冷卻循環(huán)后依然保持良好的穩(wěn)定性和可逆性.

結(jié)合聚氨基酸和聚類肽兩種高分子的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)筑共聚物材料可以對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行精確有效的調(diào)控，對(duì)制備新型生物高分子材料具有重要意義.本文通過(guò)正己胺引發(fā)γ-炔丙基-L-谷氨酸羧酸酐（PLG-NCA）和N-正辛基甘氨酸羧酸酐（Oct-NNCA）逐步開(kāi)環(huán)聚合以及后修飾，制備了溫度響應(yīng)性嵌段共聚物寡聚乙二醇單元修飾的聚（γ-炔丙基-L-谷氨酸）-b-聚（N-正辛基甘氨酸）［（PPLG-g-EG3）-b-PNOG］，采用核磁共振氫譜（1H NMR）和凝膠滲透色譜法（GPC）表征了（PPLG-g-EG3）-b-PNOG的結(jié)構(gòu)和分子量，采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)研究了溫度對(duì)聚合物水溶液透過(guò)率的影響.通過(guò)示差掃描量熱法（DSC）分析了其熱力學(xué)行為，利用圓二色譜法（CD）對(duì)聚合物的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，采用透射掃描電子顯微鏡（TEM）研究了聚合物在水溶液中的自組裝行為以及組裝結(jié)構(gòu)隨溫度的變化.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

L-谷氨酸（純度97%）購(gòu)于吉爾生化（上海）有限公司；三乙二醇單甲醚（純度98%）、二碳酸二叔丁酯（純度98%）和乙醛酸（純度99%）購(gòu)于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氫氧化鈉（NaOH，分析純）購(gòu)于天津恒興化學(xué)試劑制造有限公司；對(duì)甲苯磺酰氯（分析純）、正己胺（純度99%）和三光氣（純度99%）購(gòu)于上海阿達(dá)瑪斯試劑有限公司；乙酸乙酯（分析純）、乙醇無(wú)水（分析純）購(gòu)于天津富宇化工有限公司；四氫呋喃（THF）、無(wú)水硫酸鎂、三氯化磷、三乙胺、異丙醇、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和正己烷均為分析純?cè)噭?，?gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；濃鹽酸和濃硫酸均為分析純，購(gòu)于萊陽(yáng)精細(xì)化工廠；丙炔醇（純度99%）購(gòu)于山東西亞試劑有限公司；乙醚（分析純）購(gòu)于遠(yuǎn)東鐵塔試劑有限公司；氯化鈉（NaCl，分析純）購(gòu)于天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開(kāi)發(fā)有限公司；正辛胺（純度99%）購(gòu)于上海麥克林生化科技有限公司.

2920型示差掃描量熱儀（DSC），美國(guó)TA公司；FEI TECNAI 20型透射電子顯微鏡（TEM），美國(guó)FEI公司；Wyatt Optilab DSP型凝膠滲透色譜儀（GPC），美國(guó)懷雅特技術(shù)公司；J815型圓二色譜（CD）儀和JASCO FTIR-4700型紅外光譜儀（FTIR），日本JASCO公司；U-2910型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，日本株式會(huì)社日立高新技術(shù)公司；Bruker DMX-500 FT-NMR型核磁共振波譜儀（1H NMR），美國(guó)布魯克公司.

1.2 巰基三甘醇單甲醚的合成

將6.62 g（20 mmol）三乙二醇單甲醚、10 mL THF、2.86 g（72 mmol）NaOH和5 mL去離子水加入到反應(yīng)瓶中；于0℃緩慢滴加7.62 g（20 mmol）對(duì)甲苯磺酰氯，攪拌反應(yīng)1 h，升溫至室溫后繼續(xù)攪拌反應(yīng)12 h；用乙醚萃取3次，合并有機(jī)相，用去離子水洗滌至中性后，用無(wú)水MgSO4干燥并過(guò)濾；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得到11 g無(wú)色油狀物對(duì)甲基苯磺酸三醇單甲醚（OEG3-Ts），產(chǎn)率86%；向裝有OEG3-Ts產(chǎn)物的反應(yīng)瓶中繼續(xù)加入20 mL乙醇、2.64 g（34 mmol）硫脲和14 mL去離子水，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于95℃回流3 h；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，向反應(yīng)產(chǎn)物中加入1.65 g（41 mmol）NaOH和10 mL去離子水，氮?dú)獗Ｗo(hù)下繼續(xù)回流2 h；反應(yīng)完全后，將反應(yīng)混合液濃縮，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值至中性，再用二氯甲烷（DCM）萃取3次，合并有機(jī)相，用無(wú)水MgSO4干燥并過(guò)濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到5.47 g無(wú)色液體巰基三甘醇單甲醚（OEG3-SH），產(chǎn)率為87%.

1.3 γ-炔丙基-L-谷氨酸N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐的合成

在圓底燒瓶中加入20 g谷氨酸和30 mL丙炔醇，冰浴下逐滴加入8 mL濃硫酸；待溶液變澄清后，向反應(yīng)液中緩慢滴加200 mL的三乙胺和異丙醇（體積比為1∶1）的混合液，滴加完畢于室溫下攪拌反應(yīng)至產(chǎn)生大量白色沉淀，離心分離得到聚谷氨酸（PLG）粗產(chǎn)物；粗產(chǎn)物用異丙醇洗滌3次，離心分離固體產(chǎn)物，真空干燥得到18.6 g白色固體PLG，產(chǎn)率為74%；向干燥的反應(yīng)瓶中加入5 g（27 mmol）PLG，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入120 mL無(wú)水THF，隨后向體系中加入6 g（20 mmol）三光氣，于50℃反應(yīng)2 h；得到的產(chǎn)物在正己烷中沉降后，進(jìn)一步通過(guò)快速柱層法提純得到7.7 g淺黃色油狀物γ-炔丙基-L-谷氨酸N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐（PLG-NCA），產(chǎn)率為70%.

1.4 (N-正辛基)甘氨酸N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐的合成

1.4.1 2-（正辛基）甘氨酸鹽酸鹽的合成 將15 g（203 mmol）乙醛酸和400 mL DCM加入圓底燒瓶中再緩慢滴加13.5 mL（81.5 mmol）正辛胺，滴加完畢于室溫下攪拌反應(yīng)24 h，得到淡黃色澄清溶液；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑后，加入400 mL 1 mol/L鹽酸溶液，回流12 h；旋蒸除去溶劑后，得到淡黃色產(chǎn)物；將淡黃色產(chǎn)物溶于50 mL甲醇，逐滴加入到乙醚中進(jìn)行沉降，過(guò)濾后收集濾餅并晾干；重復(fù)上述步驟2次后得到10.3 g 2-（正辛基）甘氨酸鹽酸鹽，產(chǎn)率為64%.

1.4.2 2-（N-叔丁氧羰基-N-正辛基）甘氨酸的合成 將11.6 g（51.10 mmol）2-（正辛基）甘氨酸鹽酸鹽、28.2 g（121 mmol）二碳酸二叔丁酯、36 mL（260 mmol）三乙胺和500 mL去離子水加入圓底燒瓶中，室溫下反應(yīng)至溶液澄清；反應(yīng)液用200 mL正己烷萃取3次，向水相中加入4 mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至2～3；用100 mL乙酸乙酯萃取3次；有機(jī)相用飽和NaCl水溶液洗滌3次，用無(wú)水MgSO4干燥后過(guò)濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙酸乙酯，真空干燥得到23.9 g 2-（N-叔丁氧羰基-N-正辛基）甘氨酸，產(chǎn)率為60%.

1.4.3 （N-正辛基）甘氨酸N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐（Oct-NNCA）的合成 向干燥的Schlenk瓶中加入10.4 g（32.80 mmol）2-（N-叔丁氧羰基-N-正辛基）甘氨酸和200 mL無(wú)水DCM，冰水浴下逐滴加入2.5 mL（26.2 mmol）三氯化磷，N2氣保護(hù)下反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后真空干燥，將干燥后的產(chǎn)物重新溶于5 mL無(wú)水DCM中，然后加入50 mL正己烷，冷凍條件下重結(jié)晶12 h，重復(fù)上述結(jié)晶步驟3次，真空干燥得到5.6 g白色晶體Oct-NNCA，產(chǎn)率為40 %.

1.5 溫度響應(yīng)性聚合物的合成

在N2氣保護(hù)下，向Schlenk管中加入10 mL（50 mg/mL，2.37 mmol）PLG-NCA的DMF溶液和3μL（39.5μmol）正己胺，于室溫下攪拌反應(yīng)，并用FTIR監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程；待反應(yīng)完全后，取出1 mL上述反應(yīng)溶液，滴入乙醚中沉降，離心并真空干燥，得到PPLG61，用1H NMR和GPC表征其結(jié)構(gòu)和分子量；將剩余反應(yīng)溶液溫度上升至50℃，加入6.06 mL（25 mg/mL，0.711 mmol）Oct-NNCA的THF溶液，攪拌反應(yīng)24 h.將反應(yīng)液濃縮，并于乙醚/正己烷（體積比為1∶1）的混合液中沉降，離心并真空干燥，得到嵌段共聚物PPLG61-b-PNOG16.通過(guò)改變正己胺、PLG-NCA和Oct-NNCA的投料比，得到不同聚合度的嵌段共聚物PPLG40-b-PNOG17和PPLG58-b-PNOG9.N2氣保護(hù)下，將PPLG-b-PNOG溶于3 mL DMF中，加入20 mg安息香二甲醚（DMPA）.向上述混合液中加入2.54 mL OEG3-SH，紫外光照射下攪拌反應(yīng)3 h；將反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到截留分子量為3000的透析袋中，于去離子水中透析3 d，每天換2或3次透析水，冷凍干燥得到溫度響應(yīng)性嵌段共聚物（PPLG-g-EG3）-b-PNOG.

1.6 溫度響應(yīng)性聚合物的自組裝

將1 mg聚合物加入1 mL去離子水中，室溫下攪拌24 h.由于親疏水作用，聚合物在水中組裝形成PNOG為核、PPLG為殼的納米結(jié)構(gòu).

2 結(jié)果與討論

2.1 (PPLG-g-EG3)-b-PNOG的1H NMR和GPC分析

基于文獻(xiàn)［23］的報(bào)道，采用正己胺為引發(fā)劑，通過(guò)逐步開(kāi)環(huán)聚合和后修飾策略合成了OEG修飾的聚（γ-炔丙基-L-谷氨酸）-b-聚（N-正辛基甘氨酸）［（PPLG-g-EG3）m-b-PNOGn］（m和n分別代表聚合物中PPLG和PNOG嵌段的聚合度）.通過(guò)改變正己胺、PLG-NCA和Oct-NNCA的投料比，制備了3種不同嵌段比例的聚合物（PPLG-g-EG3）40-b-PNOG17，（PPLG-g-EG3）58-b-PNOG9和（PPLG-g-EG3）61-b-PNOG16（表1）.圖1譜線a為正己胺引發(fā)聚合得到的PPLG61的1H NMR，δ4.7處的吸收峰對(duì)應(yīng)炔基上亞甲基的化學(xué)位移，δ0.88處的特征峰對(duì)應(yīng)引發(fā)劑的化學(xué)位移，通過(guò)比較兩者的積分面積可以得到PPLG的聚合度.圖1譜線b為PPLG61-b-PNOG16的1H NMR，δ0.88處的吸收峰對(duì)應(yīng)PNOG側(cè)鏈端甲基l的化學(xué)位移，通過(guò)比較g和l的積分比值可以得到嵌段比例.圖1譜線c為溫度響應(yīng)性聚合物的1H NMR，與圖1譜線b對(duì)比，g處的吸收峰消失，δ3.6和3.4處的吸收峰對(duì)應(yīng)OEG的特征峰，表明接枝成功.通過(guò)1H NMR計(jì)算得到的聚合度與設(shè)計(jì)聚合度接近，表明已制備目標(biāo)聚合物.圖2（A）為PPLG61，PPLG61-b-PNOG16和（PPLG-g-EG3）61-b-PNOG16的GPC流出曲線.可見(jiàn)，3種聚合物的流出時(shí)間依次變短，證實(shí)聚合物的分子量依次增加.圖2（B）為（PPLG-g-EG3）40-b-PNOG17和（PPLG-g-EG3）58-b-PNOG9的GPC流出曲線，可見(jiàn)3種聚合物均具有較窄的分子量分布（PDI≤1.21），說(shuō)明開(kāi)環(huán)聚合具有較好的可控性.

Table 1 Molecular parameters of diblock copolymers

Fig.1 1H NMR spectra of PPLG61(a),PPLG61-b-PNOG16(b)and(PPLG-g-EG3)61-b-PNOG16(c)and their molecular structure(inset)

Fig.2 Representative GPC chromatograms of PPLG61(a),PPLG61-b-PNOG16(b)and(PPLG-g-EG3)61-b-PNOG16(c)(A)and(PPLG-g-EG3)40-b-PNOG17(a)and(PPLG-g-EG3)58-b-PNOG9(b)(B)

2.2 (PPLG-g-EG3)-b-PNOG的熱力學(xué)分析

采用DSC對(duì)聚合物的熱力學(xué)行為進(jìn)行了研究.圖3為不同聚合物的DSC曲線，DSC測(cè)試結(jié)果以二次降溫曲線為準(zhǔn).PNOG的側(cè)鏈基團(tuán)為含有8個(gè)碳原子的烷基鏈，側(cè)鏈和主鏈都可以結(jié)晶［23］.由圖3可見(jiàn)，PPLG40的DSC曲線較平穩(wěn)，說(shuō)明此溫度范圍內(nèi)沒(méi)有觀察到PPLG的結(jié)晶行為.引入PNOG后發(fā)現(xiàn)，嵌段聚合物PPLGm-b-PNOGn在110℃處存在結(jié)晶峰，對(duì)應(yīng)PNOG的主鏈結(jié)晶.當(dāng)PPLG與PNOG的嵌段比為58∶9時(shí)，由于PNOG聚合度低，未出現(xiàn)PPLG58-b-PNOG9的結(jié)晶峰.當(dāng)PNOG鏈段較長(zhǎng)時(shí)，（PPLG）61-b-PNOG16于110℃處有明顯結(jié)晶峰.接枝OEG側(cè)鏈后，（PPLG-g-EG3）61-b-PNOG16結(jié)晶峰面積減小，說(shuō)明EG3的存在抑制了PNOG的主鏈結(jié)晶.與PPLG40-b-PNOG17相比，（PPLG-g-EG3）40-b-PNOG17的結(jié)晶峰也明顯減小，與（PPLG-g-EG3）61-b-PNOG16的結(jié)果相吻合.

Fig.3 Comparison of DSC curves of different polymers

Fig.4 Influence of temperature on transmittance for aqueous solutions of(PPLG-g-EG3)58-b-PNOG9

2.3 (PPLG-g-EG)-b-PNOG的LCST行為研究3

研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)鏈含OEG基團(tuán)的聚合物具有溫度響應(yīng)性［22，24］，溫度低時(shí)，由于OEG與水形成氫鍵，聚合物具有良好的水溶性；當(dāng)溫度升高到濁點(diǎn)以上時(shí)，OEG與水的氫鍵會(huì)被破壞而發(fā)生去水化，導(dǎo)致OEG鏈在水中溶解性變差，使聚合物發(fā)生聚集而從水中析出，因此采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試了溫度對(duì)聚合物（PPLG-g-EG3）-b-PNOG透過(guò)率的影響.由圖4可見(jiàn)，隨著溫度從20℃升高到60℃，透過(guò)率從100%降低到0.將CP定義為加熱過(guò)程中透過(guò)率為50%時(shí)的溫度，由此確定（PPLG-g-EG3）58-b-PNOG9的濁點(diǎn)溫度（CP）為35℃左右.在冷卻過(guò)程中，觀察到可逆相變，且透過(guò)率完全恢復(fù)到100%.說(shuō)明所制備的溫度響應(yīng)性聚合物（PPLG-g-EG3）58-b-PNOG9具有可逆的（LCST）型相轉(zhuǎn)變行為.降溫曲線比升溫曲線滯后5℃，這是由于在相轉(zhuǎn)變后的降溫過(guò)程中，OEG單元再溶解需要通過(guò)過(guò)冷來(lái)克服能壘［24］.

2.4 (PPLG-g-EG3)-b-PNOG的二級(jí)結(jié)構(gòu)研究

聚氨基酸主鏈存在固有的手性中心和多重氫鍵作用，能夠形成高級(jí)有序的構(gòu)象，進(jìn)而形成組裝體納米結(jié)構(gòu)；而聚類肽主鏈氮原子上的氫被取代，因而其主鏈無(wú)手性中心和氫鍵供體，性質(zhì)主要由側(cè)鏈基團(tuán)決定.通過(guò)對(duì)聚類肽側(cè)鏈的有效設(shè)計(jì)或構(gòu)筑含有聚氨基酸的嵌段共聚物，可以誘導(dǎo)聚類肽分子鏈折疊成穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu).在聚合物（PPLG-g-EG3）-b-PNOG中，寡聚乙二醇單元修飾的聚（γ-炔丙基-L-谷氨酸）（PPLG-g-EG3）具有溫度響應(yīng)性，低溫下在水中具有很好的溶解性；含有較長(zhǎng)烷基側(cè)鏈的PNOG具有疏水性和結(jié)晶性.

圖5 給出25，40和65℃下聚合物在水溶液中的CD光譜.由圖5可見(jiàn)，3個(gè)聚合物具有相似的CD信號(hào)，而且隨著溫度變化表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律.具體表現(xiàn)為：在25℃時(shí)均在195 nm處出現(xiàn)1個(gè)正峰，在210和222 nm處出現(xiàn)2個(gè)負(fù)峰，表明存在α-螺旋結(jié)構(gòu)；升溫至40℃，CD光譜中2個(gè)負(fù)峰信號(hào)減弱，表明α-螺旋構(gòu)象含量減少，這可能是由于溫度升高至濁點(diǎn)附近時(shí)樣品開(kāi)始聚集的原因；繼續(xù)升高溫度至65℃，（PPLG-g-EG3）58-b-PNOG9的CD光譜強(qiáng)度顯著降低，在低波數(shù)區(qū)同時(shí)發(fā)生光譜紅移，上述CD信號(hào)的變化可能是由于溫度升高至濁點(diǎn)以上時(shí)聚合物進(jìn)一步聚集，巨大的聚集體對(duì)CD信號(hào)的散射造成的［14］.當(dāng)溫度恢復(fù)至25℃，聚合物的二級(jí)結(jié)構(gòu)仍為α-螺旋構(gòu)象，且構(gòu)象含量也恢復(fù)到加熱前的室溫狀態(tài)，表明α-螺旋構(gòu)象的轉(zhuǎn)變是完全可逆的.

Fig.5 CD spectra of(PPLG-g-EG3)40-b-PNOG17(A),(PPLG-g-EG3)58-b-PNOG9(B)and(PPLG-g-EG3)61-b-PNOG16(C)as a function of temperature

2.5 (PPLG-g-EG3)-b-PNOG的自組裝行為研究

（PPLG-g-EG3）-b-PNOG為兩親性嵌段共聚物，其中PPLG-g-EG3鏈段提供親水性和溫度響應(yīng)性，而PNOG鏈段則提供疏水性.疏水性的PNOG分子鏈在水溶液中會(huì)發(fā)生聚集，從而形成納米組裝體.進(jìn)一步通過(guò)透射電子顯微鏡考察了溫度對(duì)溫度響應(yīng)性嵌段聚合物（PPLG-g-EG3）-b-PNOG組裝形貌的影響.以嵌段共聚物（PPLG-g-EG3）61-b-PNOG16為例，首先研究了其在室溫下的自組裝行為.由圖6（A）可見(jiàn)，聚合物在室溫下組裝形成短棒結(jié)構(gòu).此外，由于PPLG-g-EG3側(cè)鏈含有溫度響應(yīng)性基團(tuán)，進(jìn)一步將聚合物溶液于90℃下加熱攪拌2 h，隨后冷卻至室溫觀察組裝形貌的變化［圖6（B）］，發(fā)現(xiàn)聚合物依然為短棒結(jié)構(gòu)，寬度均勻，為23 nm左右.基于上述微觀形貌及二級(jí)結(jié)構(gòu)的表征，圖6（C）給出了可能的組裝機(jī)理，在親疏水作用下，親水的多肽段暴露在水環(huán)境中，而疏水的類肽段則相互交錯(cuò)形成內(nèi)核.（PPLG-g-EG3）61的主要構(gòu)象為α-螺旋，對(duì)于α-螺旋構(gòu)象來(lái)說(shuō)，3.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺距為0.54 nm，根據(jù)（PPLG-g-EG3）61的聚合度，計(jì)算出多肽鏈的長(zhǎng)度約為9.2 nm.碳碳單鍵的平均鍵長(zhǎng)按照0.154 nm計(jì)算，碳氮單鍵的平均鍵長(zhǎng)按照0.147 nm計(jì)算，根據(jù)圖6（C）中的模型計(jì)算，短棒結(jié)構(gòu)的寬度約為23 nm，與模型計(jì)算得到的結(jié)果相吻合.

Fig.6 TEM images of(PPLG-g-EG3)61-b-PNOG16 at room temperature(A),90℃heating for 2 h and then cooling to room temperature(B)and thermoresponsive assembly mechanism(C)

3 結(jié) 論

以正己胺為引發(fā)劑，通過(guò)PLG-NCA和Oct-NNCA的逐步開(kāi)環(huán)聚合和后修飾策略，制備了溫度響應(yīng)性嵌段共聚物（PPLG-g-EG3）-b-PNOG.結(jié)果表明，PPLG-g-EG3鏈段會(huì)抑制PNOG主鏈的結(jié)晶.研究了溫度變化對(duì)（PPLG-g-EG3）-b-PNOG二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明，在室溫下主要采用α-螺旋構(gòu)象，α-螺旋構(gòu)象含量隨著溫度的升高而減少，并且升降溫過(guò)程對(duì)螺旋構(gòu)象的改變是可逆的.聚合物在室溫下組裝形成長(zhǎng)短不一、寬度均勻的短棒結(jié)構(gòu)，加熱冷卻后結(jié)構(gòu)依然保持.