刺激响应型智能高分子合成的新进展

刺激响应性智能组装体一直是聚合物领域的研究热点。在国家自然科学基金项目的支持下,我系袁金颖课题组构建了一种新型的电压响应的聚合物囊泡体。这类组装体由两种均聚物利用非共价键正交连接,一段是末端修饰了β-环糊精的聚苯乙烯均聚物(PS-β-CD),另一段是末端修饰了二茂铁的聚环氧乙烷均聚物(PEO-Fc),二者利用末端功能基团的主-客体相互作用形成非共价键嵌段共聚物,之后再进行分级组装在水溶液中形成超分子囊泡。β-CD与Fc的主-客体包络作用可以通过氧化还原的方式进行可逆的解离与嵌套调节。因此,在溶液中原位地施加一个正电位或负电位,可以使Fc末端在带电与不带电之间切换,从而导致PS-β-CD/PEO-Fc囊泡的可逆解组装与再组装。进一步的研究还发现,施以不同强度的电压可以控制囊泡的解离速度和解离时间,可望应用在药物分子的缓释系统中。这为在人体内进行电化学控制的药物定点释放治疗提供了新途径。该研究结果发表在J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9268-9270上,《自然中国》(Nature China)于2010年7月在Research Highlights栏目中以“Electrochemistry: Making ends meet”为题对此工作做了亮点评述。Synfacts也以 “Electrical stimuli induced reversible self-assembly”为题进行了亮点报道,有关合成路线被推荐为一种新的合成方法(Synfacts, 2010, 9, 1009)。

与此工作密切相关,该课题组还发展了由主体控制的聚合物组装体可逆进化与退化研究。采用α-CD在溶液中的浓度动态调节梳形共聚物EC-g-PCL-b-PEO在水溶液中的形貌,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,通过调整主客体的比例,尝试建立了高分子的智能自调节和形貌转变。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。