3. 主体控制的刺激响应聚合物
分子两亲性是影响分子组装体形貌的关键因素,如果可以在溶液中动态地调节分子的亲疏水性质,则可以实现动态控制组装体组装方式的目标。袁金颖等合成了一种双亲性嵌段接枝的梳形共聚物EC-g-PCL-b-PEO,主链为乙基纤维素(EC),侧链嵌段依次为聚己内酯(PCL)和聚环氧乙烷(PEO)。在水溶液中,这种梳形共聚物可以自组装为球状胶束。由于该共聚物的侧链PCL及PEO嵌段都具有和α-环糊精(α-CD)包络嵌套的能力,而二者对其的嵌套能力不同(PEO>PCL),因此向该聚合物组装体溶液中添加α-CD可以导致该共聚物两亲性的动态变化。随着α-CD在溶液中浓度的提高,组装体可以由球状胶束逐级进化到柱状胶束、囊泡及超分子片层结构,尺寸也逐级提高。相反,环糊精对聚合物链的嵌套可以被苯酚所解离,向溶液中添加苯酚可以逐级导致组装体的退化。通过调整主客体的比例,尝试建立了高分子的自调节和形貌转变,使其可以在球状胶束-柱状胶束-囊泡-片层之间可逆地进化与退化。这为模仿生命体中各种构筑基元之间的分子间相互作用提供了一种新思路。该工作发表在Polymer Chemistry,2010, 1, 423-425上,并被选作当期封面进行了突出亮点报道。
4.二氧化碳刺激响应聚合物囊泡
脒与二氧化碳能可逆形成脒基碳酸盐,使得体系极性发生可逆变化。袁金颖等将这类极性显著变化的二氧化碳响应体系引入到共聚物的刺激响应组装领域,合成了一类含脒侧基的两亲性嵌段共聚物,即聚环氧乙烷-b-聚(N-脒基)十二烷基丙烯酰胺(PEO-b-PAD)。该类共聚物可以在水溶液中自组装形成大分子囊泡体,在二氧化碳气体氛围,导致含脒侧基嵌段极性增大,进而使囊泡发生体积的可控增长,而改换惰性气体如氩气,脒基碳酸盐脱去二氧化碳形成脒侧基,囊泡体积又可回复,如此可逆循环往复。该研究成果已发表于Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4923-4927,并被选为热点文章。
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