含有刚性聚肽亲溶剂链段的共聚物自组装行为

作者：余志纬; 杜悦; 蔡春华^*; 林嘉平

来源：功能高分子学报, 2023, 36(05): 417-425.

DOI：10.14133/j.cnki.1008-9357.20230605001

• 聚肽自组装
• 两亲性共聚物
• 刚-柔共聚物
• 接枝嵌段共聚物
• 纳米碗

首先采用阴离子开环聚合的方法合成了聚苯乙烯-b-聚（γ-苄基-L-谷氨酸酯）（PS-bPBLG）聚肽嵌段共聚物，然后通过与甲氧基聚乙二醇的酯交换反应部分取代PBLG链段的侧链苄基，得到聚苯乙烯-b-聚（γ-苄基-L-谷氨酸酯-co-聚乙二醇-L-谷氨酸酯）（PS-b-P(BLG/PEGLG)）接枝改性嵌段共聚物。使用溶液自组装的方法，以四氢呋喃-N, N-二甲基甲酰胺（THF-DMF）混合溶剂（体积比为1∶1）为起始共溶剂，水为选择性溶剂，制备了PS-b-PBLG和PS-b-P(BLG/PEGLG)共聚物的自组装胶束。使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、紫外-可见光光谱仪（UV-Vis）和激光光散射仪（LLS）等测试表征了共聚物自组装体的形貌。研究表明，PS-b-PBLG共聚物自组装形成了球形粒子，而PS-b-P(BLG/PEGLG)接枝改性嵌段共聚物自组装形成了新颖的碗状核壳型粒子。这些组装体中，较为亲水的PBLG或P(BLG/PEGLG)刚性链段形成了外壳，较为疏水的PS链段形成了内核。通过改变共聚物结构（PEG接枝率和接枝长度等）和自组装条件（温度和加水速率等）调控自组装结构。当PEG接枝率较高或接枝链长度较长时，纳米碗的开口较大，并可转变为纳米环。根据研究结果提出了纳米碗形成的机理及其形貌的转变规律。PS-b-P(BLG/PEGLG)接枝改性嵌段共聚物在THF-DMF溶剂中溶解良好，加水诱导共聚物自组装可形成以PS为核、P(BLG/PEGLG)为壳的自组装初级胶束；随着加水量的增加，初级自组装胶束内部的有机溶剂向外扩散，而水不能进入胶束内核，因此胶束发生塌缩形成纳米碗。当未接枝PEG或PEG含量较低时，聚肽链段堆积较为紧密导致外壳较为坚硬，当有机溶剂向外扩散时，胶束形貌不易变形，因此保持了球形结构；而当PEG含量更高时，壳层P(BLG/PEGLG)聚肽链段的运动能力更强，当有机溶剂向外扩散时，胶束开口程度较大，甚至形成纳米环结构。

• 单位
  华东理工大学