聶志鴻課題組實(shí)現(xiàn)宏量制備高質(zhì)量補(bǔ)丁納米粒子
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?補(bǔ)丁納米粒子（Patchy nanoparticles）是一類具備表面結(jié)構(gòu)形貌或化學(xué)成分斑塊（微相區(qū)）的新型納米尺度膠體粒子。金納米粒子因其獨(dú)特的物理性質(zhì)（如表面等離子共振和光熱效應(yīng)等）被廣泛應(yīng)用于生物成像診療、傳感檢測(cè)、超材料等領(lǐng)域。在金納米粒子表面構(gòu)筑可控斑塊可進(jìn)一步賦予其新的功能，比如應(yīng)激響應(yīng)性、定向自組裝能力等。最近，通過控制Au-S鍵鏈接的聚合物配體在金納米粒子表面相分離構(gòu)筑聚合物補(bǔ)丁成為一種較有潛力的制備新方法，但仍然存在以下缺陷：（1）對(duì)均聚物接枝的納米粒子而言，其制備濃度非常低；（2）對(duì)雙親性嵌段共聚物接枝的納米粒子體系而言，雖能提高濃度但只能得到單一構(gòu)型的補(bǔ)丁粒子或團(tuán)簇；（3）目前，尚不清楚動(dòng)態(tài)脫附或吸附的巰基末端聚合物配體對(duì)聚合物補(bǔ)丁形成的影響。
?近日，復(fù)旦大學(xué)聶志鴻團(tuán)隊(duì)報(bào)導(dǎo)了一種高效的基于嵌段-無規(guī)共聚物膠束化宏量制備高質(zhì)量補(bǔ)丁納米粒子的方法（圖1A）。該方法是基于一種獨(dú)特的巰基末端的三嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚(苯乙烯-r-丙烯酸)-b-聚苯乙烯(PEO-b-P(St-r-AA)-b-PSt-SH)。將聚合物與金納米顆粒直接混合在DMF溶液中，部分聚合物通過配體交換接枝到金納米粒子表面，加入不同含量的不良溶劑水，經(jīng)加熱-冷卻處理，即可制得均勻的、具有可控?cái)?shù)目和形貌的聚合物補(bǔ)丁金納米粒子。通過調(diào)整聚合物結(jié)構(gòu)、鏈長(zhǎng)、金納米尺寸，以及水含量，可制備豌豆?fàn)睢伟邏K、雙斑塊、三斑塊、多斑塊（n > 3）以及開口構(gòu)象的補(bǔ)丁納米粒子（圖1B）。實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算揭示未接枝的雙親性聚合物自組裝所形成的活性膠束可作為聚合物配體的“蓄水池”，它既可防止在熱處理過程中金粒子表面聚合物配體的徹底脫落而影響粒子穩(wěn)定性，亦可在降溫過程中恰當(dāng)?shù)卮龠M(jìn)溶液中聚合物配體在聚合物斑塊上的吸附和相分離形成結(jié)構(gòu)對(duì)稱的均勻補(bǔ)丁粒子。三嵌段聚合物中間隨機(jī)嵌段（即聚(苯乙烯-r-丙烯酸)）賦予了該體系較大的實(shí)驗(yàn)參數(shù)調(diào)控窗口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物配體在聚合物斑塊和活性膠束間動(dòng)態(tài)交換的精確操控。相較于傳統(tǒng)方法，該制備手段避免了納米粒子表面改性后繁復(fù)的離心提純步驟；且在整個(gè)制備過程中，膠體具備優(yōu)異的穩(wěn)定性。該工作除提出了一種可以宏量制備補(bǔ)丁納米粒子的新思路，還為理解雙親性聚合物在無機(jī)納米粒子表面的相分離行為提供新的視角。
?這一成果近期發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上，論文的通訊作者為聶志鴻教授，第一作者為楊逸群博士和易成林博士，計(jì)算機(jī)模擬由長(zhǎng)春應(yīng)化所段曉征博士完成。聶志鴻課題組致力于自組裝功能序構(gòu)材料的研究，該工作為利用聚合物配體操控納米粒子精準(zhǔn)自組裝提供了新的認(rèn)識(shí)。
論文詳見：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c00310
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圖1 (A) 圖示補(bǔ)丁納米粒子的形成過程；(B)六種典型的補(bǔ)丁納米粒子,標(biāo)尺大圖200 nm, 插圖50 nm；(C)250 mL燒瓶中裝有豌豆?fàn)钛a(bǔ)丁金納米粒子。
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