新型两亲性含氟丙烯酰胺单体及其均聚物的精确合成及其19F核磁共振成像性能的研究
批准号:
52203005
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
刘浩宇
依托单位:
学科分类:
高分子材料制备
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘浩宇
中文摘要
含氟聚合物因其优异的尺寸可控性、结构功能多样性被广泛用于构筑19F核磁共振(MRI)造影剂,在重大疾病的诊疗领域具有巨大的应用潜力。为了获得高的核磁成像性能,造影剂材料需要含有高的氟含量。但是高氟含量的含氟聚合物往往会在水溶液中发生聚集,进而造成核磁信号衰减、成像灵敏度降低。如何保证高氟含量的含氟聚合物具有良好的水溶性是获得高成像灵敏性19F造影的关键。为此,本项目拟通过构筑两亲性含氟丙烯酰胺单体,以亚砜基团作为亲水基团,合成三种含有六氟异丙基和全氟叔丁基的高氟含量丙烯酰胺单体, 结合活性聚合的策略,制备具有良好水溶性的高氟含量丙烯酰胺均聚物,并探索其作为19F造影剂材料的应用潜景。并通过单体中亲疏水基团的比例对聚合物水溶液行为、体外成像性能的影响,进一步加深我们对于含氟聚合物构效关系的认识和理解。
英文摘要
Fluoropolymers are widely used in 19F nuclear magnetic resonance (MRI) contrast agents (CAs) with the ease of tailoring their size and the diversity of structure, which exhibit tremendous potential in the diagnosis and treatment of human diseases. To achieve high-resolution MRI images, a high density of 19F nuclei is required in this field. However, owing to the inherent hydrophobicity of fluorinated moieties, it often appears that the aggregation of fluorine-containing fragments in an aqueous solution, resulting in attenuated MRI signal and low sensitivity. Therefore, It is crucial for high imaging sensitivity 19F contrast agents to balance the high fluorine content and good water solubility. In this work, we intend to build amphiphilic fluoroacrylamide monomers, based on synthesizing three high fluorine acrylamide monomers containing hexafluoroisopropyl, perfluorotertbutyl as fluorine fragments, and sulfoxide group as a hydrophilic fragment. With the strategy of living polymerization, acrylamide homopolymer with well water solubility and high fluorine content will be prepared. And the potential of the above-mentioned polymers as 19F contrast will be preliminarily explored. It will also be studies that The effects of the proportion of hydrophilic and hydrophobic groups in the monomer on the behavior of polymer aqueous solution and in vitro imaging. This work can further deepen our understanding of the structure-activity relationship of functional fluoropolymers.
含氟聚合物因其优异的尺寸可控性、结构功能多样性被广泛用于构筑19F核磁共振(MRI)造影剂,在重大疾病的诊疗领域具有巨大的应用潜力。为了获得高的核磁成像性能,造影剂材料需要含有高的氟含量。但是高氟含量的含氟聚合物往往会在水溶液中发生聚集,进而造成核磁 信号衰减、成像灵敏度降低。如何保证高氟含量的含氟聚合物具有良好的水溶性是获得高成像灵敏性19F造影的关键。设计合成了两类含有亲水性亚砜基团和疏水性六氟异丙基的两亲性含氟丙烯酰胺单体,通过改变亚砜基团的数量来调节丙烯酰胺单体及相应均聚物种的氟含量,在此基础上进一步利用活性自由基聚合策略制备了两亲性均聚物,并探究其作为含氟造影剂在19F-MRI中的应用潜力;设计合成了一系列硫烷基链含量不同的联噻吩单体,进一步利用Kumada催化转移活性聚合的策略,制备了不同硫烷基链含量的立构规整的P3HTT,系统研究了聚合物骨架中己硫侧链含量对结构和性能的影响。平衡了P3HTT中硫原子非共价相互作用和聚集效应,改善了聚合物的溶液加工性差的问题,提高了聚合物在OFET器件中的电荷迁移率,进一步开发聚合物在有机电子领域的巨大潜力;精确合成了三种基于苝二亚胺(PDI)的(A'-DAD-A')稠环受体小分子,调节IDT单元上的线性烷基链链的长度,系统研究了线性烷基链长度与对有机太阳能电池器件的能量损失和光电转换效率的影响。优化线性烷基侧链能够在不改变受体堆积模式的基础上提高开路电压,降低光电器件的能量损失,实现高的光电转换效率。
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