西南交通大学周绍兵教授团队在兼具“超低渗漏”和“超快释放”动态复合胶体囊研究方面取得新的进展

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能够感知环境微小变化，从而应答释放所载物质的智能载体，在药物传递、功能食品、腐蚀保护、催化、农业和化妆品等诸多领域应用广泛。尽管关于刺激-响应载体的报导层出不穷，但提前渗漏仍然是个普遍的问题，而响应释放时又常常“快”不起来。避免渗漏与快速释放天生是一对矛盾，解决这个矛盾就能避免“脱靶”问题，从而获得理想的治疗效果和显著的经济价值。

为此，西南交通大学周绍兵教授团队设计了一类动态复合胶体囊（colloidosomes），该微囊依赖于一个可逆的静电作用策略，兼具可靠封装与超快释放的能力。该团队以聚乙烯亚胺改性的二氧化硅纳米颗粒（SiO₂-PEI NPs, 22 nm）和两性离子型碳点（CDs, 5.5 nm）为单元粒子，通过Pickering乳液自组装一步制备载货微囊。在pH 7.4时，正电性SiO₂-PEI NPs与负电性CDs以静电吸引力组成牢固的微囊壳，高效封装内容物；在pH 5.0时，由于表面功能基团质子化，碳点电荷迅速反转，成壳粒子间由静电吸引变为静电排斥使囊发生瞬间解体，快速释放内容物（图1）。

图1. 构建动态复合胶体囊用于pH刺激按需释放示意图

图2. 动态复合胶体囊pH依赖的稳定和去稳定性。a）时间序列荧光显微镜成像展示胶体囊在pH 7.4下一个月考察中的高度稳定性。b）胶体囊在pH 7.4的3D重构成像。c）上列：时间序列原位共聚焦成像展示胶体囊在pH 5.0下发生瞬间解体。下列：相应代表性胶体囊的明场成像。d）胶体囊在pH 5.0的3D重构成像。

由图2可见，在pH 7.4，1个月考察期内胶体囊完整性保持良好；一旦将该胶体囊分散于pH 5.0缓冲液，其立即发生膨胀、变形、破裂，并最终于3分钟内完全解体。以异硫氰酸荧光素标记的葡聚糖（10000分子量）为模型药物，其包载率和包载量分别达到86.9%和24.3%，在储存状态下1个月仅渗漏5.5%，而一旦触发于5分钟内几乎完全释放（>90%）。以具有生物活性的酶分子为模型药物证明，该体系生物相容性高，酶活性保持良好。

仅依赖于温和的pH刺激，通过两种成壳单元粒子间静电相互作用力由“拉”到“推”的转变，即可实现胶体囊从“高度稳定”到“瞬间解体”，从而获得可靠封装与超快释放。更值得一提的是，就像CDs在体系中身兼动态粘合剂和荧光示踪剂双重角色一样，通过选用其他具有光、磁、热、等离子体，乃至多重物理化学性质的颗粒作为单元粒子，有望通过类似的自主装法获得满足不同实际需要的智能胶体囊。

以上相关成果发表于Nano Letters（DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01949）上。论文的第一作者为西南交通大学材料科学与工程学院博士生郭婷，通讯作者为周绍兵教授。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01949

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