Zanata, Daniela de Morais, 1992, Felisberti, Maria Isabel, 1959, Loh, Watson, Lona, Liliane Maria Ferrareso, Petzhold, Cesar Liberato, Giacomelli, Fernando Carlos, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, and UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Orientador: Maria Isabel Felisberti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Copolímeros tribloco baseados em poli(metacrilato de oligo(etileno glicol) metil éter) (POEGMA), um polímero termoresponsivo, e poli(4-vinil piridina) (P4VP), um polímero pH-responsivo, ou poli(metacrilato de dimetilaminoetila) (PDMAEMA), um polímero termo- e pH-responsivo foram sintetizados empregando-se a técnica de polimerização por transferência reversível de cadeia por adição-fragmentação (RAFT). POEGMA com grau de polimerização (DP) similar, porém com cadeia lateral OEG com diferentes DP, foram sintetizados, usando S,S-Bis(?,?’ dimetil-?’’ácido acético) (CMP) como agente de transferência de cadeia (CTA) bifuncional simétrico, e usados como macro-CTA para a copolimerização com 4VP ou DMAEMA. Os copolímeros se auto-organizaram em soluções aquosas, formando estruturas que podem ser afetadas pelo método de preparo, concentração, pH e temperatura. O método de preparo teve um efeito mais pronunciado nas estruturas auto-organizadas do copolímero POEGMA-b-P4VP-b-POEGMA com o maior bloco de P4VP. Partículas esféricas foram observadas a pH > pKa da P4VP, enquanto micelas interconectadas foram observadas a pH 3 e T > Tcp (temperatura crítica) do POEGMA, devido às pontes de P4VP entre os blocos de POEGMA presentes em núcleos adjacentes. A concentração micelar crítica a pH 3 e T > Tcp foi de 0,022 mg mL-1. A auto-organização resultou em estruturas capazes de encapsular o vermelho do Nilo a pH ? 7. Além disso, a coordenação de blocos de P4VP com Cu2+ resultou em um nanogel responsivo à temperatura e ao pH. A copolimerização do POEGMA com o DMAEMA foi mais eficaz para a produção de copolímeros com uma variação de composição mais ampla, do que o observado para a série POEGMA-b-P4VP-b-POEGMA, devido à estabilidade similar entre radicais do CTA e dos monômeros. Ambos os blocos POEGMA e PDMAEMA são hidrofílicos, dependendo da temperatura e pH. As imagens de cryo-EM mostraram que os copolímeros POEGxMAy-b-PDMAEMAz-b-POEGxMAy se auto-organizam como micelas esféricas ou alongadas, dependendo da concentração e da temperatura do meio. O comportamento de fases foi investigado por espectroscopia 1H RMN a pH 9 e a diferentes temperaturas. A pH 9, os blocos de PDMAEMA estão desprotonados e o aumento da temperatura resultou na desidratação de ambos os blocos PDMAEMA e POEG5MA e na formação de agregados. A baixas concentrações (0,125 mg mL-1), estes agregados mantiveram-se estáveis em toda a faixa de temperatura. Entretanto, a altas concentrações (5 mg mL-1) ocorreu a precipitação acima de 70 °C. O aumento da massa molar do bloco PDMAEMA causou a diminuição do raio hidrodinâmico (RH) de agregados a pH 7 e 9, a 25 °C. Este efeito foi gradativamente atenuado pelo aumento da cadeia lateral do OEG e, portanto, aumento da hidrofilicidade, que resultou no aumento da Tcp dos copolímeros. A incorporação do corante de Reichardt mostrou que os copolímeros POEGMA-b-PDMAEMA-b-POEGMA são capazes de incorporar moléculas hidrofóbicas e que o aumento da temperatura das soluções não altera o microambiente em que o corante se encontra Abstract: Triblock copolymers based on poly(oligo(ethylene glycol) methyl ether) methacrylate (POEGMA), a thermoresponsive polymer, and poly(4-vinyl pyridine) (P4VP), a pH-responsive polymer, or poly(dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA), a thermo- and pH-responsive polymer were synthesized using the addition-fragmentation reversible chain transfer polymerization (RAFT). POEGMA with a similar degree of polymerization (DP) but with OEG side chain with different DP were synthesized using S,S-Bis(?,?' dimethyl-?''acetic acid) (CMP) as a symmetric bifunctional chain transfer agent (CTA), and used as macro-CTA for copolymerization with 4VP or DMAEMA. The copolymers self-assemble in aqueous solutions, forming structures that can be affected by the preparation method, concentration, pH, and temperature. The preparation method had a more pronounced effect on the self-assembled structures of the POEGMA-b-P4VP-b-POEGMA copolymer with a longer P4VP block. Spherical particles were observed at pH > pKa of P4VP, while interconnected micelles were observed at pH 3 and T > Tcp (critical temperature) of POEGMA, due to the P4VP-bridging between the POEGMA block in adjacent cores. The critical micellar concentration at pH 3 and T > Tcp was 0.022 mg mL-1. The self-assembly resulted in structures capable of encapsulating Nile red at pH ? 7. Furthermore, the coordination of P4VP blocks with Cu2+ resulted in a nanogel responsive to temperature and pH. The copolymerization of POEGMA with DMAEMA was more effective to produce copolymers with a wider composition range than that observed for the POEGMA-b-P4VP-b-POEGMA series, due to the similar stability between the radicals from the CTA and the monomers. Both POEGMA and PDMAEMA blocks are hydrophilic depending on temperature and pH. Cryo-EM images showed that the POEGxMAy-b-PDMAEMAz-b-POEGxMAy copolymers self-assemble as spherical and elongated micelles depending on their concentration and temperature. The phase behavior was investigated by 1H NMR spectroscopy at pH 9 and different temperatures. At pH 9, the PDMAEMA blocks are deprotonated and the increase in temperature resulted in a dehydration of both PDMAEMA and POEG5MA blocks and the formation of aggregates. At low concentrations (0.125 mg mL-1), these aggregates remained stable over the entire temperature range. However, at high concentrations (5 mg mL-1) precipitation occurred above 70 °C. The increase in the molar mass of the PDMAEMA block caused a decrease in the hydrodynamic radius (RH) of aggregates at pH 7 and 9, at 25 °C. This effect was gradually attenuated by the increase in the OEG side chain and, therefore, increased hydrophilicity, which increased the Tcp of the copolymers. Reichardt dye incorporation showed that POEGMA-b-PDMAEMA-b-POEGMA copolymers can incorporate hydrophobic molecules and that increasing the temperature of the solutions does not change the microenvironment in which the dye was incorporated Doutorado Físico-Química Doutora em Ciências FAPESP 2017/24938-9 CAPES 1733550