嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装过程的计算机模拟

嵌段共聚物由于各嵌段性质不同,在选择性溶剂中能够自发地组装形成众多形态结构各异的纳米结构,如纳米级的球状、棒状、环状、片层状、囊泡及复合胶束等。这些胶束结构在药物传输、催化、电子信息等众多领域都有潜在的应用价值。通过计算机模拟可以在线监控嵌段共聚物的组装过程、揭示其组装机理,明确各种因素对组装结构的影响规律,为实验研究提供思路和理论支持,因此越来越受到人们的广泛关注。本文主要综述了通过计算机模拟对嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装研究的一些最新进展,详细讨论了影响嵌段共聚物自组装过程和胶束形貌的各种因素,并对这个领域未来的发展进行了展望。     

双亲嵌段共聚物自组装特性的计算机模拟

双亲嵌段共聚物在不同体系下会自组装成各种形貌的超分子聚集体,是目前人们研究的热点,并在工业领域得到了广泛应用。计算机模拟是研究其自组装特性机理及聚集体结构、动态性质的有效工具。本文对近年来嵌段共聚物自组装特性的热力学模型和动力学模拟的研究进展进行了综述,分析了其中存在的问题并进行了展望。     

两嵌段共聚物反相溶剂中组装结构转变动力学的模拟研究

利用耗散粒子动力学方法,分别研究了不同结构的组装体在改变溶剂的选择性后,在溶液及界面上的结构演变动力学.模拟结果表明,在改变溶剂的选择性后,大球形胶束在溶液中转变形成反向球形胶束,而在界面上则转变形成反向环状胶束,当前模拟结果与已有的实验结果一致.此外,模拟结果还预测出,在改变溶剂的选择性后,环状胶束在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成反向的支化蠕虫状胶束;蠕虫状胶束则在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成多层纳米球结构;囊泡在溶液中转变形成分散的小胶束聚集体,而在界面处受限形成球形的补丁纳米粒子.     

嵌段共聚物自组装的研究进展

自组装是分子间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、稳定,同时具有某种特定功能或性能的分子聚集体或超分子结构的现象.嵌段共聚物不仅可以在本体中自组装,还能在溶液中自组装.本文综述了嵌段共聚物在溶液中自组装的规律及其主要影响因素,包括嵌段共聚物链段长度、选择性溶剂的性质、嵌段共聚物的浓度、溶液的pH值等;并介绍...     

嵌段共聚物自组装的研究进展

嵌段共聚物自组装在光学、电子、信息、化学及生物领域有着广泛的应用前景.本文从实验观测、理论研究和计算机模拟三个方面概述了嵌段共聚物自组装领域的研究进展.在实验观测方面,着重介绍了嵌段共聚物在体相及膜中的自组装及外场调控作用方面的研究进展;理论方面则分别介绍了强分相理论、弱分相理论、自洽场理论、动态密度泛函方法和元胞动力学等在嵌段共聚物自组装领域的应用;计算机模拟方面就 Monte Carlo 模拟、耗散粒子动力学等方法在该领域的应用作了详细的阐述.     

环形对称两嵌段共聚物在薄膜中自组装行为的计算机模拟

采用Monte Carlo模拟方法考察了AB环形对称两嵌段共聚物受限在薄膜中的自组装行为。模拟结果表明,AB环形对称两嵌段共聚物在薄膜中自组装形成的层状结构的取向依赖于薄膜表面的选择性或膜厚。当薄膜表面无选择性或具有强选择性时,体系中层状结构的取向分别为垂直和平行于薄膜表面;当薄膜表面选择性较弱时,随着膜厚的增加层状结构的取向会发生由垂直向平行于薄膜表面的转变。这些模拟结果与文献报道中线形体系十分一致。然而值得注意的是,当薄膜表面的选择性适中时,环形体系中形成了一种在线形体系中未被观察到的具有波浪形层状结构的新颖有序结构。通过对该结构相互作用焓密度与链构象的分析发现,该结构是一种稳定态结构。此外,通过对比相同参数下环形体系与线形体系的层状结构发现,环形体系层状结构的特征尺寸明显小于线形体系。上述模拟结果表明相对于与其分子量相同的线形嵌段共聚物,环形嵌段共聚物由于其特殊的几何结构能够形成新颖的或具有更小特征尺寸的微相分离结构,而控制特征尺寸,尤其是获得尽可能小的特征尺寸,对于制备具有更小纳米结构和更高集成度的微电子器件具有重要意义。     

嵌段共聚物纳米结构设计的计算机模拟研究

嵌段共聚物在本体或在选择性溶剂中可以通过微相分离或自组装形成各种各样的纳米结构,如层状相、球状、棒状及碟状胶束、双层膜、囊泡、纳米管等.这些纳米结构在药物输送、微电子学、先进材料等领域具有令人瞩目的应用前景.因此,研究嵌段共聚物形成纳米有序结构的过程以及理解复杂纳米结构的形成机理具有非常重要的意义.由于嵌段共聚物纳米聚...     

双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装

棒杆-棒杆(rod-rod)共轭嵌段共聚物体系是近几年发展起来的一类新型共轭聚合物材料,由于其特有的电学活性以及通过自组装实现纳米尺度结构可控等特性正逐渐成为人们研究的热点.构筑单元的刚性棒状结构使得rod-rod共轭嵌段共聚物体系倾向于自组装形成囊泡或层状结构等低曲率聚集体.本文总结了近年来关于rod-rod共轭嵌段共聚物体系自组装行为的研究,分别介绍了溶液中以及薄膜状态下双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装行为,在此基础上进一步讨论了rod-rod共轭嵌段共聚物薄膜结构与性能的关系.     

本体柱状的线形嵌段共聚物在受限状态下的自组装结构

综述了使用计算机模拟方法研究在本体状态下形成柱状结构的线形二嵌段和三嵌段共聚物在平行板间和纳米圆孔内的自组装结构.研究发现,嵌段共聚物体系在受限状态下自组装可以得到与本体状态下不同的纳米结构,调整受限状态的物理化学性质可以调控受限体系的相行为,从而诱导体系形成特定的结构.模拟研究还发现不同相分离强度和链结构的体系,在相同的受限状态下表现出不同的相行为.因此在制备纳米结构材料的研究中,人们要根据嵌段共聚物体系的特定性质,选择相应的受限环境,才能够实现有效的控制.     

两亲性嵌段共聚物mPEG-b-PCL/FA的合成及其药物释放性能

以苯甲醇为引发剂,在辛酸亚锡催化下引发ε-环己内酯(ε-CL )开环聚合,合成了聚己内酯(PCL).分别利用端甲氧基聚乙二醇(mPEG)、PCL及叶酸(FA)与三氯三嚎中不同的氯反应,得到两亲性嵌段共聚物mPEG-b-PCL/FA;采用傅立叶变换红外光谱仪和核磁共振谱仪等表征了mPEG-b-PCL/FA的组成和结构;采...     

聚合物基抗癌药物载体的研究进展

癌症是导致世界死亡率居高不下的主导原因之一,利用抗癌药物,采用化学疗法治疗癌症是目前较为有效的方法之一。为了提高抗癌药物在体内的溶解性,增大药物在癌细胞内的累积量,增强对癌细胞的杀伤性,减小对正常组织细胞造成的毒害作用,抗癌药物载体从简单的抗癌药物-聚合物复合物、聚合物胶束、纳米粒子等简单结构逐渐向具有靶向性、环境刺激响应性、表面电荷反转性等特性的新型结构发展。本文综述了国内外抗癌药物载体的发展历程以及最新进展,着重对新型载体的制备和研究进行了论述。     

抗肿瘤药物输送系统

大多数小分子抗肿瘤药物均存在水溶性差、给药量大、体内半衰期短等问题,它们经口服或静脉注射给药后,只能通过自由扩散方式进入细胞,往往缺乏选择性,同时,对肿瘤细胞和正常细胞产生细胞毒性,具有较强的毒副作用,甚至对患者造成二次伤害。因此,它们在临床应用上受到很大限制。通过选择适宜的载体材料构筑抗肿瘤药物输送系统（如胶束、凝胶、纳米粒子等）,不仅可以延长小分子抗肿瘤药物的半衰期、降低其毒副作用,而且还可提高其溶解性和生物利用度,因而受到广大科研人员及制药企业的广泛重视。到目前为止,抗肿瘤药物输送系统的发展历史已有60多年,大致可分为传统型、智能型和靶向型三个不同的发展阶段。本文将从这三个不同发展阶段来综述抗肿瘤药物输送系统及其最新的研究进展,并对其未来的发展进行展望。     

从层层组装的核壳粒子到医学/生物化学诊断和药物输送*

层层组装的核壳型粒子由于具有尺度和组成的剪裁优点近年来得到了广泛的研究,它们为技术应用如医学/生物化学诊断和药物输送提供了新的机遇.本文综述了基于层层自组装和胶体模板以及采用各种化学和物理方法直接除去核制备磁性复合核壳粒子和空腔球体.给出了核壳粒子在药物输送、生物检测与标记应用的一些实例.     

智能水凝胶双抗癌药物控释体系

近年来,基于联合用药策略的双药物控释体系的研究为降低抗癌药物毒性和提高疗效提供了有效途径。水凝胶作为一类高临床应用价值的药物载体,在药物控释方面具有广泛的应用前景。癌症是危害人类健康和生命的疾病之一,当人体内正常细胞发生癌变后,癌变细胞周围会发生一些显著的变化。因此,根据肿瘤细胞与正常细胞在体内环境及体外环境的差异,发展了多种智能型水凝胶双抗癌药物控释载体。它能够在感知外界因素的刺激下发生内部结构的变化,从而实现对药物的可控释放。与此同时,随着新的治疗手段的兴起和更多抗癌作用靶点的发现,水凝胶载体也成功实现了化学药物和生物治疗因子的同时负载和可控释放。本文将从不同智能型水凝胶载体如何负载、控释双抗癌药物及水凝胶药物载体中药物的组合方式两方面综述智能型水凝胶双抗癌药物控释体系最新研究进展,并展望其发展前景。     

Peptide-Mediated Targeted Delivery of Aloe-Emodin as Anticancer Drug

Breast cancer is one of the most diffuse cancers in the world and despite the availability of the different drugs employed against it, the need for new and particularly more specific molecules is ever growing. In this framework, natural products are increasingly assuming an important role as new anticancer drugs. Aloe-emodin (AE) is one of the best characterized molecules in this field. The functionalization of bioactive natural products with selected peptide sequences to enhance their bioavailability and specificity of action is a powerful and promising strategy. In this study, we analyzed the cell specificity, cell viability effects, intracellular distribution, and immune cell response of a new peptide conjugate of Aloe-emodin in SKBR3 and A549 cell lines by means of viability tests, flow cytometry, and confocal microscopy. The conjugate proved to be more effective at reducing cell viability than AE in both cell lines. Furthermore, the results showed that it was mainly internalized within the SKBR3 cells, showing a nuclear localization, while A459 cells displayed mainly a cytoplasmic distribution. A preserving effect of the conjugate on NKs’ cell function was also observed. The designed conjugate showed a promising specific activity towards HER2-expressing cells coupled with an enhanced water solubility and a higher cytotoxicity; thus, the resulting proof-of-concept molecule can be further improved as an anticancer compound.     

Flower‐Like Hierarchically Nanostructured Hydroxyapatite Hollow Spheres: Facile Preparation and Application in Anticancer Drug Cellular Delivery

Flower‐like nanostructured hydroxyapatite hollow spheres (NHHS) assembled with nanosheets with a hierarchical morphology are fabricated by a rapid microwave‐assisted hydrothermal route. The presence and concentration of block copolymer poly(lactide)‐block‐poly(ethylene glycol) (PLA–PEG) are important parameters for the formation of the hollow structure. The possible formation mechanism of NHHS is proposed. The NHHS are explored as anticancer drug carriers for cellular delivery of mitoxantrone (MIT). The MIT‐loaded NHHS exhibit sustained‐drug‐release behavior in vitro and the intracellular drug‐distribution tests indicate that the MIT loaded in NHHS carriers can enter the cells efficiently. The experiments also show that the NHHS have a good biocompatibility, and therefore, they are promising anticancer drug carriers in cancer chemotherapy.     

肽类树枝状大分子:自组装胶束及药物释放研究

本文以三代聚谷氨酸肽类树枝状分子(G3-Glu)为大分子引发剂,引发N-羧基-L-苯丙氨酸-环内酸酐(NCA-Phe)的开环聚合反应,制备聚谷氨酸树枝状大分子-聚苯丙氨酸嵌段共聚物.嵌段共聚物通过自组装形成以聚苯丙氨酸链段为核,聚谷氨酸树枝状大分子为壳的胶束.将抗肿瘤药物阿霉素负载到高分子胶束中,研究其药物释放性能及体外抗肿瘤效果.结果表明,共聚物胶束具有良好的生物相容性.载药胶束具有药物缓释效果,药物持续释放时间可达60h.载药胶束的体外抗肿瘤实验表明其对肝癌细胞HepG2具有很好的杀灭效果,共培养48h后对癌细胞的杀死率可高达75%.     

两亲性类树枝状聚合物的合成与药物控释

结合阴离子开环聚合方法合成了内壳为聚（乙氧基乙基缩水甘油醚）,外层为聚环氧乙烷的两亲性类树枝状嵌段共聚物PEEGE-G2-b-PEO（OH）12. 使用核磁共振氢谱以及凝胶渗透色谱等表征了中间产物和目标产物. 选择阿霉素作为实验药物,研究了该聚合物的载药和控释行为. 聚合物的载药率和包覆效率分别为13.07%和45.75%,体外释放试验表现为持续性的释放,并受到释放介质pH影响.     

Polypeptide dendrimers: Self-assembly and drug delivery

Amphiphilic dendritic poly(glutamic acid)-b-polyphenylalanine copolymers were synthesized using generation 3 dendritic poly(glutamic acid) as the macroinitiator in the ring-opening polymerization of NCA-Phe.The block copolymers self-assembled micelles with polyphenylalanine segments as core and dendritic poly(glutamic acid) segments as shell.The biocompatibility of the micelles was studied.The release of the anticancer drug doxorubicin from the micelles was investigated in vitro.The results showed that the ...     

量子点给药载体研究进展

量子点因其优良的发光性质,易于修饰的表面结构,在化学、医学和材料等研究领域显示了极其广阔的应用前景,受到科研工作者越来越多的关注。本文介绍了量子点的独特光学性质、制备方法、水溶性修饰和量子点与生物分子的偶联,重点讨论了量子点作为给药载体和给药载体标记物,以及以量子点为平台建立的多功能纳米给药体系的近年研究进展,阐述了当前研究中的主要发展方向和仍需解决的问题。