清华大学袁金颖教授课题组运用聚合诱导自组装技术研究了光响应蠕虫状胶束-囊泡的可逆转变过程
聚合诱导自组装技术（PISA）可以轻松制备高浓度、特定形貌的组装体，因而可以用来研究嵌段共聚物自组装的机理，为组装体的仿生应用提供依据。自然界的生物细胞及细胞器在行使功能时往往需要在一定的刺激条件下动态调控其形态，以实现最佳的功能。因此，研究刺激响应的组装体形貌转变机理对组装体的仿生应用有重要意义。
袁金颖教授课题组运用聚合诱导自组装技术，制备了光响应的蠕虫状胶束，并研究了光调控的蠕虫状胶束-囊泡的动态形貌转变过程。他们以聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（PDMA）作为大分子链转移剂，在乙醇中引发甲基丙烯酸苄酯（BzMA）和甲基丙烯酸偶氮苯酯（AzoMA）的无规RAFT分散共聚，将偶氮苯基团引入到疏溶剂链段中，制备得到光响应的蠕虫状胶束。
图 1. (a)光响应聚合物的制备和光异构化；(b)光响应形貌转变过程
该团队借助UV-vis吸收光谱、TEM和DLS等表征手段研究了该蠕虫状胶束在紫外光照射下的形貌转变过程。UV-vis吸收光谱表明326 nm处的吸收峰逐渐降低，440 nm处的吸收峰逐渐升高，证实在紫外照射过程中反式偶氮苯逐渐转变为顺式；使用TEM表征紫外照射中的组装体形态，可以观察到蠕虫状胶束经历“章鱼状”组装体、“水母状”组装体等中间形态，最终转变为球形囊泡；DLS结果表明组装体的PDI逐渐降低，这与蠕虫状胶束-囊泡的转变过程相一致。
图2. 蠕虫状胶束照射紫外光不同时间后的电镜图: (a)照射前, (b)1 min, (c)5 min, (d)10 min, (e)20 min, (f)60 min; (g)紫外照射过程中的UV-vis吸收光谱; (h)紫外照射过程中DLS谱图
这一刺激响应过程在可见光的照射下表现出良好的可逆性。UV-vis吸收光谱表明顺式偶氮苯逐渐转移为反式；使用TEM表征组装体的形态，可以观察到球形囊泡-“水母状”组装体-“章鱼状”组装体-蠕虫状胶束的转变过程；DLS结果显示组装体的PDI逐渐增加，这与球形囊泡-蠕虫状胶束的转变相符。
图3.紫外照射得到的球形囊泡再经可见光照射不同时间后的电镜图:(a)照射前，(b)5 min，(c)10 min,(d)20 min, (e)30 min,(f)60 min；(g)照射过程中的UV-vis吸收光谱；(h)照射过程中DLS谱图
这一发现首次实现了光响应蠕虫状胶束-囊泡的可逆转变，为研究刺激响应形貌演变过程提供了新的策略，为组装体的动态仿生应用提供基础。以上相关成果发表在Macromolecules (Macromolecules, 2018, DOI: 10.1021/acs.macromol.8b00340)上。论文的共同第一作者是清华大学化学系博士生叶齐全和霍猛。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b00340
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