上海大学张阿方教授团队 Macromolecules：光控降解的温敏环糊精聚轮烷微凝胶

2022-08-13 来源：高分子科技

环糊精聚轮烷由于合成简单、生物相容性好以及易于功能化等优势，是研究最为广泛的一类机械互锁型聚合物。将聚轮烷中环糊精基元进行分子间交联可得到新型拓扑聚合物网络—滑环材料，其交联点类似于滑轮可在三维网络中自由滑动，这种“滑轮效应”赋予该类聚合物交联材料诸多优异的性能，如高溶胀度、低杨氏模量和高延展性等，在高强度水凝胶、抗刮伤涂层、耐疲劳弹性体和粘合剂等领域具有重要的应用价值。然而，构筑具有微纳米尺度的聚轮烷滑环材料并赋予其智能响应性却鲜见报道。

近日，上海大学仿生与智能高分子国际联合实验室张阿方教授团队在前期工作基础上，设计制备了一种光降解型温敏环糊精聚轮烷微凝胶。相关成果以“Thermoresponsive Microgels from Cyclodextrin-Based Polyrotaxanes with Photomodulated Degradation”为题，发表在《Macromolecules》期刊上 (DOI: 10.1021/acs.macromol.2c01195)。论文第一作者是上海大学材料学院硕士生郑书东，闫家涛副研究员和张阿方教授为共同通讯作者。此研究工作得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金和青年东方学者项目的资助支持。

采用寡聚烷氧醚和酰肼共修饰的环糊精聚轮烷为原料，利用其温敏聚集成球的性质，在相变温度以上加入戊二醛进行原位交联反应制备了环糊精聚轮烷微凝胶。该微凝胶呈均匀的球形形貌，尺寸可通过改变聚轮烷浓度加以调控。微凝胶在水中表现特征的体积相变行为，尺寸随温度升高而降低，且收缩程度与交联密度密切相关。采用原子力显微镜研究了微凝胶在固体界面上的铺展行为，发现交联度较低的微凝胶倾向于以较平坦的构象粘附在固体基底（硅片和云母）上，在固体/水界面上随吸水溶胀发生明显的变形，而交联度较高的微凝胶更能抵抗在界面处的铺展和变形。基于机械互锁的结构，微凝胶在水中具有良好的稳定性，但在紫外照射下，封端基团发生裂解反应，微凝胶迅速地降解成亲水的组分。本工作发展了一类光控降解的温度响应性滑环微凝胶，在药物控释和传感器等领域具有重要的应用前景。