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丁建东课题组揭示热致水凝胶的结构及物理凝胶化机理

发布时间:2018-11-12 

部分两亲性嵌段共聚物的水溶液随温度升高呈现可逆的溶胶 - 凝胶转变。如果转变温度在室温和体温之间,则这种系统易于在室温或更低温度下与药物或细胞混合,并且可以注射;一旦注入体内,系统在体温刺激下就地物理凝胶化,药物或细胞自动包裹,并且该过程不依赖于化学反应。最近的研究发现,由常用的亲水性聚乙二醇(PEG)和疏水性可降解脂肪族聚酯(PLGA等)组成的嵌段共聚物适用于人类。在某些分子参数和其他条件下的上述特性开辟了新的和重要的开发新的生物医学材料的方法。然而,该系统的凝胶结构和胶凝机理仍不清楚。

丁建东小组利用计算机模拟与实验相结合的方法揭示了PEG/PLGA热致水凝胶的凝胶结构和凝胶机理,提出了半秃胶团的概念。这组研究表明,在低温溶胶状态下,嵌段共聚物自组装形成大量的圆柱形切割胶束。随着温度升高,胶束晕的收缩是由PEG的温度敏感性引起的。在船员切割的胶束中,胶束的核心非常大,光环相对较薄,因此光晕的收缩导致胶束核暴露于水中,从而形成新型胶束,半光谱胶束。由于胶束核的疏水性,半秃带胶束不稳定,并且发生聚集以减少核暴露区域。最后,形成了具有疏水隧道作为交联点的无限渗透胶束网络结构,并且宏观表示为凝胶。

基于该模型,丁建东小组提出了热致凝胶系统的基本设计原则。

以博士生崔淑珍为第一作者的论文发表在国际权威杂志“高分子科学大分子”上。参见:Shuquan Cui,Lin Yu和Jiandong Ding *,Semi-bald Micelles和相应的Permolated Micelle Networks of Thermogels,Macromolecules,51,6405-6420(2018)。

链接到文章:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.8b01014

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