CN112661673A - 一种精确序列刺激响应性聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种精确序列刺激响应性聚合物及其制备方法和应用，聚合物具有式Ⅰ结构。该聚合物在相应刺激条件下诱导触发基元断裂，后续通过电子重排自发顺序解聚。相对于目前研究最多的刺激响应性聚合物，该聚合物的重复单元数目确定，序列可调控，制备方法反应高效，反应时间短，产率高。根据上述该精确聚合物的特性，有望用于构建信号放大，可降解纳米材料，传感应用器件，药物运输及可控释放等应用领域。

Description

一种精确序列刺激响应性聚合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于刺激响应性智能材料及其应用领域，尤其涉及一种精确序列刺激响应性聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

触发式自降解聚合物是一类独特的刺激响应性材料，通常由在室温下热力学不稳定的聚合物主链和可以对外部刺激产生响应的反应性封端基团组成。一旦聚合物的封端基团在外部刺激下裂解移除，聚合物就会发生类似于多米诺骨牌形式的头到尾(head-to-tail)解聚过程，通过连续消除或环化反应将触发式自降解聚合物完全降解转化为小分子片段。在过去的几十年中，以简单的触发式自分解小分子结构为基础衍化出各种类型的线性结构和树枝状结构的聚合物，触发式自降解聚合物由于其独特刺激响应性以及可控降解的特性，受到了越来越多的关注。

在大自然中，生物大分子如核酸和蛋白质因其聚合物链上确定的单体位置及结构对其遗传信息的存储以及特定的生物学功能起着决定性的作用。模仿这些具有确定结构的天然大分子，探究聚合物结构和功能之间的联系引起了科研人员的极大兴趣。高分子的精确合成，即对高分子链结构实现精准调控在研究高分子结构与性能关系和开发新材料方面都至关重要，也是一个重大挑战。近十多年来基于各种高效稳定的化学反应，科研人员发展了多种合成精确序列结构高分子的方法，如模板法(Nat.Chem.2013,5,282-292)；迭代逐级增长法(J.Am.Chem.Soc.2014,136,13162-13165；J.Am.Chem.Soc.2015,137,5629-5635)；迭代指数增长法(Nat.Chem.2015,7,810-815)；多组分反应法(Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,1204-1207)和单位单体插入法(J.Am.Chem.Soc.2018,140,41,13392-13406)等。而其他多种高效的有机偶联方法的研究进展推动了高分子精准合成的发展。

触发自降解聚合物为一类特殊的刺激响应性聚合物，在外界环境特定刺激信号触发下脱除特定位置的保护基元后，可自发进行逐级的串联解聚反应，释放出小分子构筑基元。截止目前见诸报道的触发自降解聚合物包括线性(Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,7804-7806；Macromolecules.2011,44,5539-5553)和树枝状或超支化聚合物(Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4494-4499；J.Am.Chem.Soc.2008,130,5434-5435)，而关于精确序列结构的触发自降解聚合物的研究较少，其原因是在合成方面存在较大的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种精确序列刺激响应性聚合物及其制备方法和应用，该聚合物具有精确序列及刺激响应性。

本发明提供了一种精确序列刺激响应性聚合物，具有式Ⅰ结构：

其中，0＜n≤15；

所述R₁选自-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO₂、-C_m1H_2m1+1或-OC_m2H_2m2+1，5≤m1≤25，5≤m2≤25；

所述

为光刺激性响应基团、酸刺激性响应基团、双氧水刺激性响应基团、巯基化合物刺激性响应基团或活性氧刺激性响应基团；

所述

为标签基团。

优选地，所述

具体选自T-1～T-9中任一种：

所述R4和R5独立地选自-H或-OC_m3H_2m3+1，所述R6选自-H或-CH₃；

所述R7选自-F、-Cl、-Br或-OC_m4H_2m4+1；

所述R8选自-H、-Br或-OC_m5H_2m5+1，所述R9选自-H、-OH、-F、-Br或-OC_m6H_2m6+1；

所述m3、m4、m5和m6独立地选自5～25中任意值。

优选地，所述

选自L-1～L-7中任一种：

所述R选自

其中，0＜m7≤45，所述X选自-CH₃或三苯甲基。

本发明提供了一种上述技术方案所述精确序列刺激响应性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将具有式Ⅱ结构物料与Tag-CON₃反应，得到具有式Ⅰ结构的精确序列刺激响应性聚合物；

优选地，所述反应在二月硅酸二丁基锡催化剂作用下进行；

所述反应的温度为70～100℃。

本发明提供了一种纳米组装体，由上述技术方案所述精确序列刺激响应性聚合物在溶剂中自组装得到。

本发明提供了一种上述技术方案所述的纳米组装体在构建信号放大载体、可降解纳米材料、传感应用器件、药物输送或药物可控释放领域中的应用。

本发明提供了一种精确序列刺激响应性聚合物，具有式Ⅰ结构。该聚合物在相应刺激条件下诱导触发基元断裂，后续通过电子重排自发顺序解聚。相对于目前研究最多的刺激响应性聚合物，该聚合物的重复单元数目确定，序列可调控，制备方法反应高效，反应时间短，产率高。根据上述该精确聚合物的特性，有望用于构建信号放大，可降解纳米材料，传感应用器件，药物运输及可控释放等应用领域。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的含酰基叠氮官能团的分子的核磁共振氢谱；

图2为本发明实施例2制备的从触发基元端开始合成得到的精确序列刺激响应性聚合物中间体的核磁共振氢谱；

图3为本发明实施例2制备的从触发基元端开始合成得到的精确序列刺激响应性聚合物中间体的凝胶渗透色谱表征结果；

图4为本发明实施例3制备的精确序列刺激响应性聚合物的质谱；

图5为本发明实施例3制备的精确序列刺激响应性聚合物的凝胶渗透色谱；

图6为本发明实施例5制备的精确序列刺激响应性聚合物Trigger-M-Tag和Trigger-MM-Tag组装体的透射电子显微镜和激光光散射表征结果；

图7为本发明实施例5制备的精确序列刺激响应性聚合物Trigger-N-Tag和Trigger-NN-Tag组装体的透射电子显微镜和激光光散射表征结果；

图8为本发明所设计的精确序列刺激响应性聚合物Trigger-MM-Tag在光照刺激作用降解过程的凝胶渗透色谱表征；

图9为本发明所设计的精确序列刺激响应性聚合物在光照刺激作用下模型药物尼罗红分子的释放跟踪图。

具体实施方式

本发明提供了一种精确序列刺激响应性聚合物，具有式Ⅰ结构：

其中，0＜n≤15；

所述R₁选自-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO₂、-C_m1H_2m1+1或-OC_m2H_2m2+1，5≤m1≤25，5≤m2≤25；在本发明中，所述R₁选自H或甲基。n的取值为1或2。

所述

为光刺激性响应基团、酸刺激性响应基团、双氧水刺激性响应基团、巯基化合物刺激性响应基团或活性氧刺激性响应基团；

所述

为标签基团。

本发明利用异氰酸酯与羟基之间的高效反应，具体方法是合成含有酰基叠氮的官能团分子或经进一步加热可转化为含有异氰酸酯官能团的分子，与各种结构带有末端羟基的刺激响应性分子反应，并通过逐步迭代增长的方法得到含有稳定的氨基甲酸酯连接的功能化精确序列刺激响应性聚合物中间体，最后与亲水性分子结合生成两亲性精确序列刺激响应性聚合物；而且在该方法中，无需使用有毒、昂贵的催化试剂，也无需采用保护、脱保护的策略，在一定程度上避免耗费大量的合成时间，降低了制备成本。

本申请中所有的

表示连接位置。

在本发明中，所述

端作为触发解聚端；所述

具体优选选自T-1～T-9中任一种：

所述R4和R5独立地选自-H或-OC_m3H_2m3+1，所述R6选自-H或-CH₃；

所述R7选自-F、-Cl、-Br或-OC_m4H_2m4+1；

所述R8选自-H、-Br或-OC_m5H_2m5+1，所述R9选自-H、-OH、-F、-Br或-OC_m6H_2m6+1；

所述m3、m4、m5和m6独立地选自5～25中任意值。

在本发明中，所述

优选选自L-1～L-7中任一种：

所述R选自

其中，0＜m7≤45，所述X选自-CH₃或三苯甲基。所述X选自-CH₃，所述m7优选为2，或3，或4，或5，或6。

上述Tag端是由甘醇链段构成的树枝状Tag端。

所述Tag端和

端中间片段为可降解的自降解片段。所述聚合物是两亲性聚合物。

在本发明中，所述精确序列刺激响应性聚合物具体选自以下结构式：

本发明根据所研究的精确序列刺激响应性聚合物的结构选择相应的溶剂体系，同时加入降解过程产生的活性中间体的捕捉剂，在外界刺激作用下诱导触发基团(Trigger)发生断裂，聚合物发生脱羧反应主链发生电子重排释放重复单元，发生类似于多米诺骨牌形式的头到尾(head-to-tail)解聚过程。在跟踪过程中用微量进样器在不同的时间点取该体系中取等体积的样品，后加入过量的分析纯的三氟乙酸终止反应；将取样抽干加入等量的流动相溶解进样即可跟踪确序列刺激响应性聚合物的降解情况。

本发明提供了一种上述技术方案所述精确序列刺激响应性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将具有式Ⅱ结构的物料与Tag-CON₃反应，得到具有式Ⅰ结构的精确序列刺激响应性聚合物；

具体地，本发明将含有末端羟基的刺激响应性分子(Trigger)与含有酰基叠氮官能团的分子通过迭代逐步增长的方法制备具有稳定的氨基甲酸酯连接的确定重复单元数目的聚合物中间体，再与亲水性的标签分子(Tag)结合，得到精确序列刺激响应性聚合物。该聚合物在相应刺激条件下诱导触发基元断裂，后续发生1,4-或1,6-重排连续消除降解(类似于多米诺骨牌)，实现进一步降解甚至完全降解。

本发明提供的方法无需使用有毒、昂贵的催化试剂，也无需采用保护、脱保护的策略，在一定程度上避免耗费大量的合成时间，降低了制备成本。

在本发明中，所述具有式Ⅱ结构的物料与含有酰基叠氮官能团的分子反应，然后将另一端的醛基还原成羟基，不断的重复上述两步骤便可达到目标聚合度，最后一步与标签分子反应封端。

在具体实施例中，所述具有式Ⅱ结构的物料具体为：

在本发明中，所述反应在二月硅酸二丁基锡催化剂作用下进行；

所述反应的温度为70～100℃。

本发明提供了一种纳米组装体，由上述技术方案所述精确序列刺激响应性聚合物在溶剂中自组装得到。本发明提供了上述精确序列刺激响应性聚合物组装体的研究。本发明根据所研究的精确序列刺激响应性聚合物溶于特定的溶剂，后采用慢加水的方式进行自组装，所述慢加水的速度优选为8～12mL/h。由于所研究的精确序列刺激响应性聚合物具有两亲性，故可以在水体系中自组装形成具有疏水的内核和亲水的外壳的胶束。其中疏水性的胶束内核能够负载疏水性小分子药物或者小分子探针，一方面可以降低其生物毒副作用，另一方面可以提高其在生物体内的稳定性，因此将两亲性聚合物胶束作为药物载体表现出比其他纳米载体更大的应用前景。

本申请还提供了上述精确序列刺激响应性聚合物在构建信号放大载体、可降解纳米材料、传感应用器件、药物输送或药物可控释放领域中的应用。本发明将所研究的精确序列刺激响应性聚合物与疏水性药物分子溶于特定溶剂，后通过慢加水的方法进行自组装，便可将药物分子负载到组装体的内核中；在相应的外部刺激作用下，组装体发生降解，被包覆的药物分子便可实现可控释放。

本专利与现有技术相比，通过采用异氰酸酯与羟基间的高效反应，并通过逐步迭代增长的方法得到含有稳定的氨基甲酸酯连接的功能化寡聚物，最后与亲水性分子结合生成精确序列刺激响应性聚合物；同时该聚合物在相应刺激条件下诱导触发基元断裂，后续通过电子重排自发顺序解聚。相对于目前研究最多的刺激响应性聚合物，该聚合物的重复单元数目确定，序列可调控，制备方法反应高效，反应时间短，产率高。根据上述该精确聚合物的特性，本发明提供的材料有望用于构建信号放大，可降解纳米材料，传感应用器件，药物运输及可控释放等应用领域。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种精确序列刺激响应性聚合物及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1：含有酰基叠氮官能团的分子的制备方法

1)称取化合物1(4.88g,40mmol)和无水碳酸钾(7.37g,53.3mmol)置于250mL的圆底烧瓶中，加入80mL的无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)使其溶解分散，并在室温下搅拌30min；然后将化合物2(11.93g,44mmol)在氮气氛围下快速加入上述体系，氮气保护与室温下反应8小时；反应结束后，加入500mL去离子水，用EA萃取(重复三到四次)，收集有机相；然后用饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，通过旋转蒸发仪旋除溶剂，以石油醚/乙酸乙酯(5/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物3(11.4g，yield:91.2％，纯度99％)。

2)将化合物3(10.9g，35mmol)置于500mL圆底烧瓶中，在冰浴条件下加入250mL的甲酸使其溶解，室温下反应2h，TLC点板跟踪；旋除溶剂，加入适量的蒸馏水，抽滤，水洗至中性；真空干燥后得到白色固体4(8.6g，yield:95.9％，纯度99％)。

3)将化合物4(8.6g，33.6mmol)置于250mL的圆底烧瓶中，加入130mL的无水THF使其溶解，冰浴15min；后往上述体系加入三乙胺(4.08g，40.32mmol)，搅拌5min后缓慢加滴加入叠氮化磷酸二苯酯(11.1g，40.32mmol)；撤去冰浴于室温下反应4小时，旋除溶剂，加入去离子水，用乙酸乙酯萃取三次，收集有机相后用饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，以石油醚/乙酸乙酯(4/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到目标产物5(7.6g，yield:80.4％，纯度99％)，并将此化合物作为精确序列刺激响应性聚合物的重复单元，

其结构通过核磁氢谱表征，结果如图1所示。

实施例2：从触发基元端开始合成精确序列刺激响应性聚合物中间体

本发明中精确序列刺激响应性聚合物的制备采用迭代逐步增长的方法，从Trigger端到Tag端的合成均可以通过下图中的合成方法进行，即利用异氰酸酯基与羟基间的高效反应合成稳定的含有氨基甲酸酯结构的中间产物，然后将其末端的醛基还原成为羟基，再与含有酰基叠氮官能团的重复单元反应，即可实现逐步生长。其中，苯基异氰酸酯结构的前体为苯甲酰基叠氮，加热条件下可转化为苯基异氰酸酯结构。利用上述实施例1中不同的构筑基元，针对不同聚合度和不同序列的需求选择相应匹配的反应基元，合成路线如下：

其中，0＜n≤15，m≤n。

1)Trigger-M-OH的制备方法

制备方法为：1)称重复单元分子M(1.83g，6.5mmol)，Trigger(2.33g，5mmol)(参考文献制备)和催化量的二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入到25mL的圆底烧瓶中，加入10mL的无水甲苯进行共沸除水(重复三次)，后加入10mL无水甲苯作为反应溶剂，氮气保护条件下与85℃反应6小时；反应结束后冷却至室温，旋除溶剂，加入乙酸乙酯，饱和食盐水洗涤三次，收集有机相，无水硫酸钠干燥，以石油醚/乙酸乙酯(2/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物trigger-M-CHO(3.25g，yield:90.4％，纯度99％)。

2)称取化合物Trigger-M-CHO(3.1g，4.3mmol)于50mL的圆底烧瓶中，加入20mL甲醇/四氢呋喃(1/1,v/v)的混合溶剂使其溶解，冰浴15min；后向其中缓慢加入硼氢化钠(0.325g，8.6mmol)(NaBH₄)，在室温下全程避光反应3小时；旋除溶剂，加入乙酸乙酯，饱和食盐水洗涤三次，收集有机相，无水硫酸钠干燥，以石油醚/乙酸乙酯(1/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物trigger-M-OH(2.98g，yield:96.1％，纯度99％)。其结构通过核磁氢谱表征，结果如图2所示。

2)Trigger-MM-OH的制备方法

制备方法为：1)称重复单元分子M(0.534g，1.9mmol)，Trigger-M-OH(1.06g，1.47mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入到25mL的圆底烧瓶中，加入10mL的无水甲苯进行共沸除水(重复三次)，后加入10mL无水甲苯作为反应溶剂，氮气保护条件下与85℃反应6小时；反应结束后冷却至室温，旋除溶剂，加入乙酸乙酯，饱和食盐水洗涤三次，收集有机相，无水硫酸钠干燥，以石油醚/乙酸乙酯(1/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物trigger-MM-CHO(2.34g，yield:82.9％，纯度99％)。

2)称取化合物Trigger-MM-CHO(1.95g，2mmol)于50mL的圆底烧瓶中，加入16mL甲醇/四氢呋喃(1/1,v/v)的混合溶剂使其溶解，冰浴15min；后向其中缓慢加入硼氢化钠(0.15g，4mmol)(NaBH₄)，在室温下全程避光反应3小时；旋除溶剂，加入乙酸乙酯，饱和食盐水洗涤三次，收集有机相，无水硫酸钠干燥，以石油醚/四氢呋喃(1/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物trigger-MM-OH(1.78g，yield:91.3％，纯度99％)。

3)Trigger-MMM-OH的制备方法

制备方法为：1)称重复单元分子M(0.534g，1.9mmol)，Trigger-MM-OH(1.46g，1.5mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入到25mL的圆底烧瓶中，加入10mL的无水甲苯进行共沸除水(重复三次)，后加入10mL无水甲苯作为反应溶剂，氮气保护条件下与85℃反应8小时；反应结束后冷却至室温，旋除溶剂，加入乙酸乙酯，饱和食盐水洗涤三次，收集有机相，无水硫酸钠干燥，以石油醚/四氢呋喃(1/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物trigger-MMM-CHO(1.52g，yield:82.6％，纯度99％)。

2)称取化合物Trigger-MM-CHO(1.23g，1mmol)于50mL的圆底烧瓶中，加入12mL甲醇/四氢呋喃(1/1,v/v)的混合溶剂使其溶解，冰浴15min；后向其中缓慢加入硼氢化钠(0.07g，2mmol)(NaBH₄)，在室温下全程避光反应3小时；旋除溶剂，加入乙酸乙酯，饱和食盐水洗涤三次，收集有机相，无水硫酸钠干燥，以石油醚/四氢呋喃(1/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物Trigger-MMM-OH(1.78g，yield:91.3％，纯度99％)。

通过类似的方法与步骤可以合成更多重复单元的精确序列化合物，但在本专利中以Trigger-M-OH，Trigger-MM-OH和Trigger-MMM-OH为重点研究对象，与后续的自组装和药物包覆及释放试验对应。图3为Trigger-M-OH，Trigger-MM-OH和Trigger-MMM-OH的凝胶渗透色谱表征结果；图3可以看出：Trigger-M-OH的出峰时间约为19.2min，Trigger-MM-OH的出峰时间约为18.7min，Trigger-MMM-OH的出峰时间约为18.3min，分子量依次增加。

实施例3：含有标签分子的精确序列刺激响应性聚合物的制备

1)Trigger-Tag的制备方法

制备方法为：称取重复单元分子Trigger-OH(0.1g，0.215mmol)，Tag-CON₃(0.5g，0.374mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入到10mL的圆底烧瓶中，加入3mL的无水甲苯进行共沸除水(重复三次)，后加入2mL N-甲基吡咯烷酮作为反应溶剂，氮气保护条件下与85℃反应24小时；反应结束后冷却至室温，旋除溶剂，用THF将粗产物溶解，后通过循环制备型GPC分离得到Trigger-Tag产物(122mg，yield:32.0％，纯度99％)。

2)Trigger-M-Tag的制备方法

制备方法为：称取重复单元分子Trigger-M-OH(0.1g，0.139mmol)，Tag-CON₃(0.5g，0.374mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入到10mL的圆底烧瓶中，加入3mL的无水甲苯进行共沸除水(重复三次)，后加入2mL N-甲基吡咯烷酮作为反应溶剂，氮气保护条件下与85℃反应24小时；反应结束后冷却至室温，旋除溶剂，用THF将粗产物溶解，后通过循环制备型GPC分离得到Trigger-M-Tag(78mg，yield:27.7％，纯度99％)。

3)Trigger-MM-Tag的制备方法

制备方法为：称取重复单元分子Trigger-MM-OH(0.1g，0.103mmol)，Tag-CON3(0.5g，0.374mmol)和催化量的二月桂酸二丁基锡(DBTL)加入到10mL的圆底烧瓶中，加入3mL的无水甲苯进行共沸除水(重复三次)，后加入2mL N-甲基吡咯烷酮作为反应溶剂，氮气保护条件下与85℃反应24小时；反应结束后冷却至室温，旋除溶剂，用THF将粗产物溶解，后通过循环制备型GPC分离得到Trigger-MM-Tag产物(53mg，yield:22.6％，纯度99％)。其结构质谱表征，结果如图4所示；图4可知：测试值与真实值几乎完全一致，验证该聚合物的制备成功。

图5为上述Trigger-Tag、Trigger-M-Tag和Trigger-MM-Tag三种聚合物的凝胶渗透色谱表征结果；图5可以看出：Trigger-Tag的出峰时间约为17.8min，Trigger-M-OH的出峰时间约为17.4min，Trigger-MM-OH的出峰时间约为17.2min，分子量依次增加。

实施例4含有酰基叠氮官能团的分子的制备方法

1)称取化合物1(5.45g,40mmol)和无水碳酸钾(7.19g,53.3mmol)置于250mL的圆底烧瓶中，加入80mL的无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)使其溶解分散，并在室温下搅拌30min；然后将化合物2(12.55g,44mmol)在氮气氛围下快速加入上述体系，氮气保护与室温下反应8小时；反应结束后，加入500mL去离子水，用EA萃取(重复三到四次)，收集有机相；然后用饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，通过旋转蒸发仪旋除溶剂，以石油醚/乙酸乙酯(5/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到化合物3(12.5g，yield:91.8％，纯度99％)。

2)将化合物3(11.9g，35mmol)置于500mL圆底烧瓶中，在冰浴条件下加入250mL的甲酸使其溶解，室温下反应2h，TLC点板跟踪；旋除溶剂，加入适量的蒸馏水，抽滤，水洗至中性；真空干燥后得到白色固体4(9.3g，yield:93.5％，纯度99％)。

3)将化合物4(8.53g，30mmol)置于250mL的圆底烧瓶中，加入120mL的无水THF使其溶解，冰浴15min；后往上述体系加入三乙胺(3.64g，36mmol)，搅拌5min后缓慢加滴加入叠氮化磷酸二苯酯(9.91g，36mmol)；撤去冰浴于室温下反应4小时，旋除溶剂，加入去离子水，用乙酸乙酯萃取三次，收集有机相后用饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，以石油醚/乙酸乙酯(4/1,v/v)为淋洗剂进行柱层析纯化分离，真空干燥后得到目标产物5(7.9g，yield:85.1％，纯度99％)，并将此化合物作为精确序列刺激响应性聚合物的重复单元N。

采用实施例2中的方法制备得到Trigger-N-OH,Trigger-NN-OH,Trigger-NNN-OH；

采用同实施例3的方法制备得到Trigger-N-Tag,Trigger-NN-Tag。

实施例5：精确序列刺激响应性聚合物的自组装

为进一步研究精确序列刺激响应性聚合物的自组装行为以及其形貌，我们采用使用传统的慢加水方式进行：首先分取5mg精确序列刺激响应性聚合物(Trigger-M-Tag，Trigger-MM-Tag，Trigger-N-Tag，Trigger-NN-Tag)溶于过膜后的1,4-二氧六环溶液(1mL)中，再以9mL/h的慢加水速度逐渐滴加上述溶液中。滴加完毕将组装体置于去离子水中进行透析(截留分子量MWCO＝3500Da)24小时，每4小时换一次水以，除去溶剂等小分子，最终便可得到相应的组装体；对于TEM样品的制备，将样品，铜网以及镊子放在特定温度下维持30min，然后取5微升的组装体溶液滴在铜网上，直至样品在该温度下挥发干。通过动态光散射和透射电子显微镜对Trigger-M-Tag和Trigger-MM-Tag组装体的粒径和形貌进行表征，结果如图6所示；图6可知：这两种精确序列刺激响应性聚合物组装体的形貌均为胶束结构，组装体的流体力学半径为75nm与80nm。

图7为本发明实施例5制备的精确序列刺激响应性聚合物Trigger-N-Tag和Trigger-NN-Tag组装体的透射电子显微镜和激光光散射表征结果；由图7可知：这两种精确序列刺激响应性聚合物组装体的形貌均为胶束结构，组装体的流体力学半径为83nm与86nm。可以看出，当R₁基团从H原子转变成甲基时，组装体的流体力学半径有所增加，其原因可能由于位阻效应所导致。

实施例6：精确序列刺激响应性聚合物在光照刺激作用下降解行为的研究

在实施例3合成得到精确序列刺激响应性聚合物的基础上，进一步研究其在光照刺激作用下的降解行为。首先配置5mg/mL(物质的量浓度为2.2mmol/L)的Trigger-MM-Tag溶液，溶剂为四氢呋喃/水(9/1,v/v)的混合溶剂,其中氨基脲的浓度为分子链浓度的10倍当量；然后将样品溶液过220nm的有机膜，除去可能含有的杂质，过膜后的溶液密封在紫外石英比色皿中；紧接着用功率为36W的紫外固化灯照射30min；后续通过凝胶渗透色谱进行表征，样品的处理如下：在光照相应的时间后取50微升该混合溶液于样品瓶中，加入50微升含有三氟乙酸的四氢呋喃混合溶液，抽干溶剂；加入1mL的四氢呋喃/水(1/1,v/v)的混合溶液使其溶解，再次抽干溶剂；最后用50微升的四氢呋喃使其溶解，进样测试；然后将降解体系在25℃恒温避光的条件培养，分别降解4小时，8小时，16小时，24小时，GPC跟踪降解情况，跟踪降解过程如图8所示；图8可以看出：经过紫外光诱导照射后的24h内，该聚合物几乎已完全降解，生成小分子化合物。

实施例7：精确序列刺激响应性聚合物在药物包覆以及光照刺激作用下的释放行为的研究

为进一步研究精确序列刺激响应性聚合物的应用，以尼罗红为药物模型分子进行精确序列刺激响应性聚合物组装体的药物包覆和释放实验。本发明中采用传统的慢加水方式进行：首先分取1mg精确序列刺激响应性聚合物Trigger-MM-Tag和0.02mg尼罗红溶于过膜后的1,4-二氧六环溶液(1mL)中,再以9mL/h的慢加水速度逐渐滴加上述溶液中。滴加完毕将组装体置于去离子水中进行透析(截留分子量MWCO＝3500Da)24小时，每4小时换一次水以，除去为包覆的尼罗红和溶剂等小分子，得到的组装体溶液(全过程避光进行)。

利用荧光光谱测定尼罗红从胶束疏水性微区中的释放过程，激发波长为550nm，测定波长为640nm出发射峰的强度。根据标准曲线可得到尼罗红的释放量与光照时间的关系；同时为了排除自身的影响，以未光照的聚合物自组装组作为比较组，实验结果如图9所示。图9可以看出:看出经过紫外光照射过，聚合物组装体会发生降解，胶束结构被破坏，包覆在胶束中的模型药物尼罗红分子从胶束的疏水性内核中释放出来，释放率达到75％；同时排除自身在非光照环境下药物释放的影响，将另一份完全一样的组装体溶液置于黑暗条件下，跟踪模型药物的释放情况，从结果可知设置参照组，其药物释放率为4％。

采用同样的方法对Trigger-NN-Tag组装体进行研究，可以看出其模型药物尼罗红分子释放率达到70.3％，相应的参照组其药物释放率为3.4％。

从以上结果可知，精确序列刺激响应性聚合物重复单元中R₁取代基的不同，对其组装体形貌、组装体的流体力学半径和药物的释放量及释放速率等方面有着不同的影响，这也为精确序列刺激响应性聚合物的研究与应用提供良好的理论基础。

由以上实施例可知，本发明提供了一种精确序列刺激响应性聚合物，具有式Ⅰ结构。该聚合物在相应刺激条件下诱导触发基元断裂，后续通过电子重排自发顺序解聚。相对于目前研究最多的刺激响应性聚合物，该聚合物的重复单元数目确定，序列可调控，制备方法反应高效，反应时间短，产率高。根据上述该精确聚合物的特性，有望用于构建信号放大，可降解纳米材料，传感应用器件，药物运输及可控释放等应用领域。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种精确序列刺激响应性聚合物，其特征在于，具有式Ⅰ结构：

其中，0＜n≤15；

所述R₁选自-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO₂、-C_m1H_2m1+1或-OC_m2H_2m2+1，5≤m1≤25，5≤m2≤25；

所述

为光刺激性响应基团、酸刺激性响应基团、双氧水刺激性响应基团、巯基化合物刺激性响应基团或活性氧刺激性响应基团；

所述

为标签基团。

2.根据权利要求1所述的精确序列刺激响应性聚合物，其特征在于，所述

具体选自T-1～T-9中任一种：

所述R4和R5独立地选自-H或-OC_m3H_2m3+1，所述R6选自-H或-CH₃；

所述R7选自-F、-Cl、-Br或-OC_m4H_2m4+1；

所述R8选自-H、-Br或-OC_m5H_2m5+1，所述R9选自-H、-OH、-F、-Br或-OC_m6H_2m6+1；

所述m3、m4、m5和m6独立地选自5～25中任意值。

3.根据权利要求1所述的精确序列刺激响应性聚合物，其特征在于，所述

选自L-1～L-7中任一种：

所述R选自

其中，0＜m7≤45，所述X选自-CH₃或三苯甲基。

4.一种权利要求1～3任一项所述精确序列刺激响应性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将具有式Ⅱ结构的物料与Tag-CON₃反应，得到具有式Ⅰ结构的精确序列刺激响应性聚合物；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述反应在二月硅酸二丁基锡催化剂作用下进行；

所述反应的温度为70～100℃。

6.一种纳米组装体，由权利要求1～3任一项所述精确序列刺激响应性聚合物在溶剂中自组装得到。

7.一种权利要求6所述的纳米组装体在构建信号放大载体、可降解纳米材料、传感应用器件、药物输送或药物可控释放领域中的应用。

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