多價抗衡離子誘導聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)刷構象轉變的 UCST 行為

趙新軍, 馬 超

(1. 伊犁師范大學 新疆凝聚態相變與微結構實驗室， 伊寧 835000; 2. 伊犁師范大學 微納電傳感器技術與仿生器械實驗室， 伊寧 835000)

1 引 言

熱敏性高分子對溫度具有靈敏的響應性，有著較低的臨界溶解溫度 (LCST)，在很窄的溫度范圍內溶解度會發生顯著的變化[1-3]. 由于靈敏的溫度響應性，熱敏性高分子自組裝納米材料已引起人們廣泛的研究興趣，已被用于藥物釋放、固定化酶、基因治療、組裝溫度響應的表面、免疫分析等研究領域[4-7]. 聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA) 是一種較為獨特的熱敏性高分子，具有聚電解質和兩親聚合物特性[8]. 基于聚電解質和兩親聚合物特性，PDMAEMA 展現出響應溫度、pH 和離子強度的多種相變性[9,10]. 因此，PDMAEMA 在生物醫學、組織工程領域，具有廣闊的應用前景，已被用于調控蛋白質吸附、制備抗菌表面、以及設計智能納米材料等[11-17].

PDMAEMA 的廣泛應用與其多樣化的響應性密切相關，PDMAEMA 高分子鏈帶有質子化或中性狀態存在的叔胺基團，其分子特性根據 pH 值而變化. 實驗研究發現[9,10]，盡管 PDMAEMA 單體在酸性條件下會獲得高電荷態，但在 pK 值為7.0～7.5的 pH 范圍內，中性形式起主導作用. 在不同 pH 和離子強度條件下，PDMAEMA 體系還會呈現上臨界溶解溫度 (UCST) 相變行為，并且 UCST 范圍為 32～53 ℃[10]. 應用比濁法和微量量熱法研究表明[18,19]，在低 pH 值條件下，PDMAEMA 單體的高電荷態導致 UCST 增加. 此外，由于靜電屏蔽作用，UCST 隨著溶液中離子強度的增加而降低[19]. Plamper 和 Zhang 等人[20,21]已經發現，在存在復雜陰離子(例如 [Fe(CN)6]3-)的情況下，溶液中自由 PDMAEMA 鏈……