近年来,α-硫辛酸(LA)因其优异的生物活性以及分子结构中的1,2-二硫戊环可自发聚合特性引起了广泛的关注,被大量发展为药物递送载体以及组织黏合剂等。热引发LA开环聚合是最常见的一种聚合方式,但是存在聚合温度高以及降温解聚的缺陷。在之前的工作中,天津大学刘文广教授团队通过将LA与其盐(LANa)进行复合,利用两者之间羧基和羧酸盐之间强的离子氢键构建了一种深共熔(DES)体系,将LA的开环温度从65 ℃左右降低至了42 ℃,并且基于强离子氢键作用所获得的聚硫辛酸(PolyLA)在室温下可保持稳定(Adv. Funct. Mater. 2023, 2307543; Nat. Commun.2023, 14, 7703)。
近日,天津大学刘文广教授团队在之前的深共熔策略基础上通过将LA与不同碳链长度(C2、C4、C6、C8、C10、C12)的脂肪酸钠(RONa)混合,无需任何有机溶剂、外加热/光刺激及催化剂的条件下进一步将LA的开环温度降低至室温。
相关成果以“A deep eutectic solvent-induced room-temperature polymerizred poly(lipoic acid)-based multifunctional green adhesive” 为题发表于《Materials Today》。天津大学博士生邵家兴为本论文的第一作者,天津大学崔春燕副研究员、刘文广教授为本论文的共同通讯作者。项目得到国家自然科学基金和中国科协第十期青年人才支持项目的资助。
在该体系中,除了LA与RONa之间的离子氢键外,范德华相互作用也在驱动DES形成中发挥着核心作用。将LA与RONa简单混合后,两者的强相互作用会破坏各自晶体结构,形成DES。LA脱离规整晶格束缚后,转变为可自由运动的类液态分子,显著增加LA分子之间的碰撞,无需额外能量供给,LA分子上的1,2-二硫戊环即可在室温下快速实现自发开环聚合(10分钟内),并维持在室温下的长期稳定。经模拟计算验证,LA与RONa间的低共熔效应将LA聚集态结构转变(晶态转无定形态)及其后续聚合反应所需的能垒降低了约3.5倍,由40.67 kcal/mol降至11.68 kcal/mol,这使得LA的室温自发聚合在热力学层面得以实现。此外,通过改变RONa碳链长度,可系统调控LA与RONa之间的氢键及范德华作用强度,进而实现对LA的熔融与开环聚合温度进行调控。

图1 PolyLA/RONa黏合剂的制备机理及应用
PolyLA分子链上大量的黏附性羧基,使得制备的聚硫辛酸/脂肪酸钠聚合物(PolyLA/RONa)可发展为多功能绿色黏合剂。通过调控RONa碳链长度,该黏合剂的黏附强度可在33千帕至2兆帕范围内调控。并且,该黏合剂还表现为优异的耐低温黏附与湿态黏附性能。基于LA自身优异的抗炎、抗氧化、抗菌等生物活性,将PolyLA/C4黏合剂用作口腔溃疡贴片。其表现出良好的血液、细胞以及组织相容性。在大鼠口腔溃疡治疗中,其对溃疡创面的修复效果显著优于市售壳聚糖贴片。该工作基于深共熔策略实现了硫辛酸的室温自聚合,为制备高性能PolyLA基功能材料提供了节能且生物友好的全新途径。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.mattod.2026.103487