俞麟教授將科學(xué)研究與本科教學(xué)相結(jié)合進(jìn)行高分子實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新
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?高分子科學(xué)作為一門蓬勃發(fā)展的交叉學(xué)科，極大地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)、電子、航空航天等諸多領(lǐng)域的發(fā)展?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 (2010—2020年)》明確要求高校加強(qiáng)國(guó)際交流與合作，提高我國(guó)教育國(guó)際化水平，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。高分子實(shí)驗(yàn)作為本科高分子教學(xué)的重要組成部分，除了需要鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)之外，還應(yīng)著眼于學(xué)科的交叉和學(xué)科的前沿發(fā)展。高分子科學(xué)系俞麟教授將自己所從事的科學(xué)研究與本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一個(gè)集高分子合成、表征和材料應(yīng)用于一體的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)。即利用聚乙二醇（PEG）作為大分子引發(fā)劑，磷酸二苯酯(DPP)作為綠色的有機(jī)催化劑，通過溶液聚合的方式催化己內(nèi)酯（CL）單體開環(huán)聚合制備兩親性的聚己內(nèi)酯-聚乙二醇-聚己內(nèi)酯嵌段共聚物（PCL-PEG-PCL）；并且所合成的兩親性共聚物的水溶液能夠隨升溫呈現(xiàn)有趣的溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。最后，在助教的幫助下運(yùn)用質(zhì)子核磁共振波譜儀、凝膠滲透色譜儀、差示掃描量熱儀、X射線衍射儀等儀器對(duì)所合成材料進(jìn)行理化性能的表征，使學(xué)生掌握相關(guān)科學(xué)儀器的原理并能夠分析所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。該實(shí)驗(yàn)不僅應(yīng)用了開環(huán)聚合的基本概念和原理，而且還融入了可注射性PEG/聚酯嵌段共聚物熱致水凝膠的最新科研進(jìn)展，從而有助于加深學(xué)生對(duì)高分子學(xué)科的理解，提升他們對(duì)科研的熱情。
圖1. 教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖
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?不同于科學(xué)研究，教學(xué)實(shí)驗(yàn)需要考慮諸多因素，如實(shí)驗(yàn)時(shí)間、安全環(huán)保性、可操作性、可重復(fù)性、經(jīng)濟(jì)性等，并要設(shè)計(jì)合理的評(píng)價(jià)方式。因此，該實(shí)驗(yàn)沒有選用課題組傳統(tǒng)的PEG/PLGA（PLGA：聚（乳酸-乙醇酸））水凝膠體系，而是采用了價(jià)格更低廉的CL單體，且所制備的PCL-PEG-PCL聚合物具有良好的結(jié)晶能力，可通過淬火方式實(shí)現(xiàn)快速的溶解。此外，傳統(tǒng)的辛酸亞錫催化劑由于其苛刻的反應(yīng)條件，也被更為安全環(huán)保的有機(jī)非金屬催化劑DPP所取代。為了提高實(shí)驗(yàn)的成功率和可重復(fù)性，還考察了溫度、濕度、沉淀劑等不同條件對(duì)該實(shí)驗(yàn)的影響，最終確定了最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案并通過本科生志愿者對(duì)實(shí)驗(yàn)的效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。
圖2. PCL-PEG-PCL三嵌段共聚物的合成路線
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?該教學(xué)實(shí)驗(yàn)以碩士研究生吳凱婷為第一作者，俞麟教授為通訊作者，丁建東教授為共同作者發(fā)表在ACS的教學(xué)期刊Journal of Chemical Education，并被雜志選為補(bǔ)充封面。詳見：Wu, Kaiting; Yu, Lin*; Ding, Jiandong. Synthesis of PCL-PEG-PCL Triblock Copolymer via Organocatalytic Ring-Opening Polymerization and Its Application as an Injectable Hydrogel — an Interdisciplinary Learning Trial. J. Chem. Educ. 2020, 97, 4158?4165.
文章鏈接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.0c00325
供稿：教學(xué)科研辦公室
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