《大分子》热敏凝胶形成聚合物的相行为和微观动力学

【科研摘要】诸如聚合物凝胶之类的柔软的自适应网络几乎可以作为细胞外基质的替代物，因此在通过温度仔细调节其流变力学性能时更是如此。使用动态光散射和光子相关成像，米兰理工大学Roberto
Piazza教授团队已经研究了热响应网络Mebiol 凝胶的相行为和微观动力学，广泛有效地用作细胞生长的三维支架。在稀释极限内，Mebiol显示出温度驱动的缔合过程，其特征是分子量显着增加，但是并没有伴随聚集体大小的同时增加。这种特殊的行为与更简单但结构同源的嵌段共聚物体系的数值模拟相一致。通过增加浓度并接近凝胶化，聚合物溶液逐渐达到渗滤网络的结构，强度关联函数的对数衰减已持续数十年之久，在凝胶相中也发现了松弛行为。然而，在微观动力学中没有检测到不连续过渡到完全停止的凝胶相的证据。相关论文以题为Phase
Behavior and Microscopic Dynamics of a Thermosensitive Gel-Forming Polymer发表在《Macromolecules》上。【主图】图1.实验性PCI设置示意图。图2. Mebiol溶液的实验相图，其中指示了五个测量路径，在本文中进行了讨论。图3.在聚合物浓度为c = 1
g/L的Mebiol溶液中获得的分子量与温度的关系，使用Triton X100在cr = 10 g/L和温度T = 20°C的溶液作为参考系统。图A显示了对于T = 15°C（正方形）和T = 45°C（子弹），比强度[I] = I/c的浓度依赖性，已标准化为较低温度下的零浓度极限。箭头指示获得SLS数据的浓度。插图B显示了在相同温度下获得的形状因子，拟合为P（q）= 1
–（qRg）2/3。图4.在15 = 50°C的几个温度范围内，对于c = 10 g/L的Mebiol溶液，在ϑ = 90°时DLS相关函数g1（t）与拉伸指数（实线）拟合。从插图中的-ln
[g1（t）]的双对数图可以更好地判断拟合的有效性范围。图5.从SE拟合到图4中显示的相关函数得到的平均流体动力学半径⟨RH⟩。插图中显示了拉伸指数α的相应值。图6.图4中所示的相关函数的初始衰减，将时间轴重新标绘为它们的短时指数衰减时间τs。图7.
DLS相关函数沿图2中路径2的浓度依赖性。图8.沿着图2中路径3的一些DLS相关函数，其平均弛豫时间⟨τ⟩的温度依赖性显示在插图A中。散射强度Is-1的倒数显示在插图B中。图9.通过PCI沿路径4获得的相关函数。插图比较了样品在低温和T°45°C下的光学外观，在该温度下完全达到了最大浊度。图10.两种典型配置的快照，左侧是没有聚合物缔合的快照，右侧是其中几种聚合物的中心嵌段缔合在一起以形成簇的快照。在图中，红色球形代表排斥性单体，绿色球形代表有吸引力的单体。图11.图10中所示的两个系统的散射强度。参考文献：doi.org/10.1021/acs.macromol.0c02785版权声明：「水凝胶」是由专业博士（后）创办的公众号，旨在分享学习交流高分子聚合物胶体学等领域的研究进展。上述仅代表作者个人观点。如有侵权或引文不当请联系作者修正。商业转载或投稿请后台联系编辑。感谢各位关注！