会“呼吸”的仿生大分子纳米反应器

 二氧化碳(CO2)响应型聚合物是一种新型的刺激响应材料,可以通过调节CO2气体的通入与排出来控制聚合物在溶液中的组装、性质与功能。清华大学化学系袁金颖教授课题组曾利用含脒基团的嵌段共聚物构筑了CO2响应性的大分子囊泡,其在水溶液中可以通过CO2气体刺激发生体积可控的增长,而在施加惰性气体排出CO2后,囊泡体积又可恢复,整个过程类似于一个生物细胞的“呼吸”作用(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4923- 4927)。

最近,在上述工作的基础上,该课题组利用大分子囊泡在CO2气氛中的可逆呼吸行为,开发了一类新型的仿生大分子纳米器件。在囊泡呼吸、囊泡尺寸扩大的同时,组成囊泡的膜表面孔洞自然扩大,借助这个特点,可以通过人为调控CO2气体浓度的方法来控制囊泡的渗透性,用以选择性地区分不同尺度的功能分子,作为一种纳米分离器使用。而且,当我们把某种酶装载于囊泡空腔时,又可以利用不同尺度的分子底物,通过控制CO2气体的通入量和通入时间,实现囊泡对不同反应在时空范围内的定向控制,达到细胞区域化反应的功能,作为一种仿生细胞的纳米反应器使用。CO2响应性大分子组装体有望在今后的智能材料研究中开辟新的道路。相关文章发表在德国《应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52(19), 5070),并被选为Inside Back Cover 论文。

原文链接:清华大学化学系

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