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纳米粒子表面ATRP修饰及其在生物医学领域中的应用
摘要
纳米粒子因其特殊的性质和应用前景备受关注，然而其生物医学应用却受限于其表面性质。原位原子转移自由基聚合(ATRP)技术被广泛应用于纳米粒子表面修饰，不仅可以改变其表面性质，还可以增强其在生物医学领域的应用。本文综述了纳米粒子表面ATRP修饰的研究进展和应用情况，包括ATRP的发展历程、纳米粒子表面ATRP修饰的基本原理和方法、纳米粒子表面ATRP修饰的应用领域。其中重点讨论了纳米粒子表面ATRP修饰在靶向药物输送、诊断成像、生物传感器等生物医学领域的应用前景。
关键词：纳米粒子；原位原子转移自由基聚合；生物医学应用
Abstract
Nanoparticleshavereceivedagreatdealofattentionduetotheiruniquepropertiesandpotentialapplicationprospects,buttheirbiomedicalapplicationsarelimitedbytheirsurfaceproperties.Surface-initiatedatomtransferradicalpolymerization(ATRP)technologyhasbeenwidelyusedinthesurfacemodificationofnanoparticles,whichnotonlycanchangetheirsurfaceproperties,butalsocanenhancetheirapplicationinthefieldofbiomedicine.Thispaperreviewstheresearchprogressandapplicationofsurface-initiatedATRPmodificationofnanoparticles,includingthedevelopmenthistoryofATRP,thebasicprinciplesandmethodsofsurface-initiatedATRPmodificationofnanoparticles,andtheapplicationfieldsofsurface-initiatedATRPmodificationofnanoparticles.Thepaperfocusesontheapplicationprospectsofsurface-initiatedATRPmodificationofnanoparticlesinthebiomedicalfield,suchastargeteddrugdelivery,diagnosticimaging,andbiosensors.
Keywords:nanoparticles;surface-initiatedatomtransferradicalpolymerization;biomedicalapplications
引言
纳米粒子由于其特殊的物理和化学性质，已经被广泛研究和应用于药物输送、诊断成像、生物传感器等生物医学领域。然而，纳米粒子的表面性质对其在生物医学应用中起着至关重要的作用。纳米粒子的表面性质直接影响其在体内的生物分布、生物毒性以及生物活性，因此对其进行表面修饰是必要的。原位原子转移自由基聚合(ATRP)技术是一种功能化材料的重要方法，可以通过控制在表面上聚合不同的功能性单体，调控纳米粒子的表面性质，从而实现其在生物医学领域的应用。
本文就纳米粒子表面ATRP修饰的研究进展和应用情况进行综述，包括ATRP的发展历程、纳米粒子表面ATRP修饰的基本原理和方法、纳米粒子表面ATRP修饰的应用领域。其中重点讨论了纳米粒子表面ATRP修饰在靶向药物输送、诊断成像、生物传感器等生物医学领域的应用前景。
ATRP的发展历程
ATRP是一种通过控制自由基聚合反应中反应物的浓度、聚合物的分子量和聚合反应速率等参数，实现聚合物结构和性质的可控合成方法。ATRP最初由Otsu和Matsuda于1986年发明，随后由Matyjaszewski等人在1995年首次发表了表面原位ATRP修饰聚合物和聚合物粒子的方法，为固态ATRP开创了新的途径。自此以后，ATRP得到了广泛的应用，并成为修饰表面或体积的重要手段。
ATRP的基本原理和方法
ATRP的模式一般包括四个部分：卤代烷基单体、卤代烷基介质、金属催化剂以及还原剂。ATRP反应的基本机理是通过卤代烷基单体、卤代烷基介质和金属催化剂之间的反应生成活性自由基，活性自由基和聚合体内的丙烯酸单体等反应，从而链增长形成聚合物，还原剂可将活性自由基还原成金属离子，回收金属催化剂进行ATRP反应。在ATRP反应中，控制反应系统各组分的浓度是实现控制聚合的关键