从嵌段共聚物胶束的研究中获得其分子动态组装的基本理解可应用于生命科学、胶体科学和材料科学等诸多领域。特别地，嵌段共聚物胶束作为载体在基因治疗或药物传递中的应用为生物医学技术的发展翻开了新的篇章。不同流场下嵌段共聚物胶束的输运是典型的非平衡态动力学过程，然而，从分子层次揭示其输运的动态机制仍悬而未决。

  近期，广东工业大学丁明明教授等人利用格子玻尔兹曼和分子动力学杂化的模拟方法探究了嵌段共聚物胶束穿过纳米通道的动态输运机制（如图1所示）。研究表明，随着胶束核和纳米通道的相对尺寸变化，胶束呈现完整和破裂两种输运模式，分别对应两个不同的临界流量，其中整体通过临界流量对应胶束在纳米通道中的变形能，而破裂通过临界流量对应胶束的结合能（如图2所示）。研究结果为嵌段共聚物胶束的分离、物理化学性质的表征以及尺寸和结构的调控提供了新的理论依据。丁明明教授以第一和通讯作者，将该工作以“Translocation of micelles through a nanochannel”为题作为封面发表在《Macromolecules》上，且得到了中国科学院长春应用化学研究所段晓征副研究员、吉林大学钱虎军教授、复旦大学李卫华教授和侯蕾同学（研一）、加拿大McMaster University史安昌教授和广东工业大学石彤非教授的帮助与支持。

图 1：(a) 模型示意图；(b) 胶束核 (D_c) 和壳 (D_s) 直径与组成胶束的嵌段共聚物数量(n_p)的关系；(c)聚合物自洽场理论计算得出胶束 (R/R_g) 的相对尺寸与体积分数的关系。

图2. 总通过几率 [P_tot(J)] 分解为胶束完整 [P_int(J)] 和破裂 [P_frag(J)] 通过几率，即 P_tot(J) = P_int(J) + P_frag (J)，其中插图展示了纳米通道 (NC) 内胶束的回转半径张量的三个特征值；(d) 和 (e) 分别说明了胶束完整通过（模式 I）和破裂通过（模式 II）的分子图像。

  丁明明教授一直从事复杂多相流体动力学的理论与模拟研究，自主编写了以格子玻尔兹曼为核心，结合分子动力学、浸润边界以及物理信息神经网络的多相流体模拟软件，关注介观和宏观尺度下复杂多相流体中相特征与动力学的关系，如溶液中分子测序、表征与分离，空气中病毒分子或PM2.5颗粒的稀释和扩散，血流中囊泡或胶束等基因或药物载体的输运、水中污染物的沉降与净化等。近两年，分别探索了不同“软颗粒”穿过受限空间的机制（Soft Matter, 2021, 17, 9154；Phys. Fluids, 2021, 33, 012010; Chinese J. Polym. Sci., 2020, 38, 776），稳态与震荡剪切流场中高分子胶囊在光滑和粗糙表面的运动模式（Phys. Fluids, 2022, 34, 023315; Phys. Fluids, 2020, 32, 103310），聚电解质囊泡的电流体动力学（Phys. Fluids, 2021, 33, 121901; Colloid Surf., A, 2021, 609, 125560），分离膜通道的理性设计（J. Membr. Sci., 2021, 643, 120065）和可控聚合（CCS Chem., 2020, 2, 64）等，在《Macromolecules》上撰写Perspective（Macromolecules, 2021, 54, 9773, 封面），详细展望了流驱动单链高分子穿过纳米通道的机遇与挑战。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c00447