高分子合成化学新进展： 聚合诱导粒子自组装合成胶体分子

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胶体分子（CMs）通常是指具有精准成键结构的胶体团簇，在材料、物理、化学等领域有着重要的应用。胶体分子的传统制备方法是粒子自组装。通过对粒子的不对称修饰形成补丁粒子（patchy particle），进而发生粒子自组装形成精确结构的粒子团簇。然而，纳米尺寸胶体分子的大规模制备仍然面临挑战。

聚合诱导自组装（PISA）可以实现高浓度聚合物纳米粒子的简捷快速制备。清华大学化学系袁金颖教授课题组与化工系杨振忠教授课题组合作，基于PISA方法，在聚合诱导粒子组装精准制备纳米级胶体分子方面取得新进展。以聚（甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯）-b-聚（甲基丙烯酸苄酯）（PDMA-b-PBzMA）球形纳米粒子为反应性胶体“原子”，在水相中介导甲基丙烯酸（2-羟基丙酯）（HPMA）聚合，原位实现了不同价态的 AB_n（n = 2~6）型CMs的合成（图1）。

图1 聚合诱导粒子自组装合成胶体分子（CMs）的示意图。

他们将该技术命名为聚合诱导粒子自组装（Polymerization-Induced Particle-Assembly，PIPA，取枇杷的谐音）。通过PIPA方法制备的AB₂型CMs的固含量达到50 g/L，是传统制备技术的10倍，其中AB₂型CMs的纯度可达78.5%（图2）。

图2 a-d）AB₂型CMs的制备与电镜表征（标尺：50 nm）；e）AB₂型CMs的Cryo-TEM图（标尺：50 nm）；f）AB_n型CMs的分布图，1，2，3,和4+分别代表AB₁，AB₂，AB₃，AB₄（n≥4）型CMs。

该工作由国家自然科学基金（21871162）资助。相关成果以“Synthesis of ABn-type colloidal molecules by polymerization-induced particle-assembly (PIPA)”为题发表在Chemical Science, 2020, 11, 2855-2860上，清华大学博士生李丹与博士后陈曦为论文的共同第一作者，杨振忠教授与袁金颖教授为共同通讯作者。

此外，超支化聚合物具有易功能化、多末端基团的特点以及独特的自组装性质，广泛应用于药物载体、基因诊断、靶向治疗、催化、纳米材料等领域。目前实现超支化聚合物组装体的高浓度制备仍是一个难题。近期，美国圣母大学（University of Notre Dame）高海峰教授课题组与清华大学袁金颖课题组合作发展了一种基于铜催化叠氮-炔基环化加成反应的聚合诱导自组装的技术（CuAAC click polymerization-induced self-assembly, 简称CPISA），实现了在甲醇、甲醇/水或水体系中分散（乳液）聚合AB2单体一步高浓度制备超支化聚合物组装体。相关成果以“Synthesis and direct assembly of linear–dendritic copolymers via CuAAC click polymerization-induced self-assembly (CPISA)”为题发表在Polymer Chemistry, 2020, 11, 936。清华大学博士生曾敏为论文第一作者，高海峰教授与袁金颖教授为共同通讯作者。

论文链接：

Chem. Sci., 2020,11, 2855-2860，

https://doi.org/10.1039/D0SC00219D

Polym. Chem., 2020,11, 936-943，

https://doi.org/10.1039/C9PY01636H

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