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    高分子合成化學新進展: 聚合誘導粒子自組裝合成膠體分子
    2020-03-17  來源:高分子科技

      膠體分子(CMs)通常是指具有精準成鍵結構的膠體團簇,在材料、物理、化學等領域有著重要的應用。膠體分子的傳統制備方法是粒子自組裝。通過對粒子的不對稱修飾形成補丁粒子(patchy particle),進而發生粒子自組裝形成精確結構的粒子團簇。然而,納米尺寸膠體分子的大規模制備仍然面臨挑戰。

      聚合誘導自組裝(PISA)可以實現高濃度聚合物納米粒子的簡捷快速制備。清華大學化學系袁金穎教授課題組與化工系楊振忠教授課題組合作,基于PISA方法,在聚合誘導粒子組裝精準制備納米級膠體分子方面取得新進展。以聚(甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯)-b-聚(甲基丙烯酸芐酯)(PDMA-b-PBzMA)球形納米粒子為反應性膠體“原子”,在水相中介導甲基丙烯酸(2-羥基丙酯)(HPMA)聚合,原位實現了不同價態的 ABn(n = 2~6)型CMs的合成(圖1)。

    圖1 聚合誘導粒子自組裝合成膠體分子(CMs)的示意圖。

      他們將該技術命名為聚合誘導粒子自組裝(Polymerization-Induced Particle-Assembly,PIPA,取枇杷的諧音)。通過PIPA方法制備的AB2型CMs的固含量達到50 g/L,是傳統制備技術的10倍,其中AB2型CMs的純度可達78.5%(圖2)。

    圖2 a-d)AB2型CMs的制備與電鏡表征(標尺:50 nm);e)AB2型CMs的Cryo-TEM圖(標尺:50 nm);f)ABn型CMs的分布圖,1,2,3,和4+分別代表AB1AB2AB3AB4(n≥4)型CMs。

      該工作由國家自然科學基金(21871162)資助。相關成果以“Synthesis of ABn-type colloidal molecules by polymerization-induced particle-assembly (PIPA)”為題發表在Chemical Science, 2020, 11, 2855-2860上,清華大學博士生李丹與博士后陳曦為論文的共同第一作者,楊振忠教授袁金穎教授為共同通訊作者。

      此外,超支化聚合物具有易功能化、多末端基團的特點以及獨特的自組裝性質,廣泛應用于藥物載體、基因診斷、靶向治療、催化、納米材料等領域。目前實現超支化聚合物組裝體的高濃度制備仍是一個難題。近期,美國圣母大學高海峰教授課題組與清華大學袁金穎課題組合作發展了一種基于銅催化疊氮-炔基環化加成反應的聚合誘導自組裝的技術(CuAAC click polymerization-induced self-assembly, 簡稱CPISA),實現了在甲醇、甲醇/水或水體系中分散(乳液)聚合AB2單體一步高濃度制備超支化聚合物組裝體。相關成果以“Synthesis and direct assembly of linear–dendritic copolymers via CuAAC click polymerization-induced self-assembly (CPISA)”為題發表在Polymer Chemistry, 2020, 11, 936。清華大學博士生曾敏為論文第一作者,高海峰教授袁金穎教授為共同通訊作者。

      論文鏈接:

      Chem. Sci., 2020,11, 2855-2860,https://doi.org/10.1039/D0SC00219D

      Polym. Chem., 2020,11, 936-943,https://doi.org/10.1039/C9PY01636H

      論文下載:

      Synthesis of ABn-type colloidal molecules by polymerization-induced particle-assembly (PIPA)

      Synthesis and direct assembly of linear–dendritic copolymers via CuAAC click polymerization-induced self-assembly (CPISA)

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    (責任編輯:xu)
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