温敏聚合物是一类最重要的智能聚合物材料,它们在温度调控下可以在亲水和疏水状态之间发生可逆的相变,在智能界面、智能凝胶、蛋白质载体、药物递送等领域均具有广泛的应用价值。温敏聚合物一般包含具有下临界溶解温度(LCST)的聚合物和具有上临界溶解温度(UCST)的聚合物两种类型,目前以聚N-异丙基丙烯酰胺为代表的LCST聚合物受到了较多的关注,而UCST聚合物具有与LCST聚合物相反的响应特性和互补的功能,其分子设计方法和应用值得进一步挖掘。
图1. 基于氢键的UCST型温敏聚合物的分子设计和应用的协同策略
通过常见且易获得的水溶性单体和基元构筑生物相容性良好的温敏性聚合物对研究者们具有很强的吸引力。氢键是聚合物链间相互作用的常见形式。然而,通常水溶性聚合物的链间氢键作用弱于聚合物与水的氢键作用,难以驱动其产生温度响应性。宁波大学赵传壮团队和蒙特利尔大学朱晓夏团队近期在综述中归纳了氢键型UCST型聚合物分子设计的协同策略,即协同多种相互作用,如:疏水作用、偶极作用、多重氢键作用、主链α-甲基、手性结构等,调控聚合物间氢键强度并获得UCST型温敏性。
此外,利用UCST聚合物与其它智能材料的协同效应,可以使其他材料的功效得到倍增,从而获得温度响应性的功能材料。该综述进一步归纳了UCST聚合物在材料应用中的协同策略极其潜在的应用,包括:UCST聚合物与蛋白质、光敏剂、发光团、LCST聚合物等不同功能材料的结合方法及其在蛋白质封装、光热治疗、柔性设备、智能界面等领域的应用。
论文信息:
Synergistic Approaches in the Design and Applications of UCST Polymers
Yi Nan, Chuanzhuang Zhao,* Guillaume Beaudoin, and X. X. Zhu*
Macromolecular Rapid Communications
DOI: 10.1002/marc.202300261
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202300261
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