各向异性聚合物颗粒新进展:复乳液模板制备多组份非球形颗粒

各向异性的聚合物颗粒在光子晶体、成像技术、表面活性剂、胶体工程等诸多领域拥有广阔的应用前景和巨大的应用价值。其中,形状各向异性(非球形)和组份各向异性(多组份)更是在新型药物载体设计方面展现了极大的优势。尽管现有的制备技术能够漂亮地制备出多组份结构或者非球形的颗粒,然而对于如何制备同时具有多组份结构和非球形态的微纳米颗粒依然是技术难题。

近日,中国人民大学化学系王亚培课题组提出了一种基于W/O/W复乳液模板来制备多组份非球形颗粒的新方法。W/O/W复乳液是一种在表面活性剂的作用下实现疏水油滴包裹内相水滴的分散体系。传统的复乳液模板制备微纳米颗粒,一般只得到两种同为球形的的颗粒形态:油相完全包覆内水相液滴的完全润湿态,和两相完全分离的完全去润湿态。该课题组发现,通过合理选取聚合物基材、油水两相的表面活性剂来调控复乳液界面平衡,将能够大规模地得到第三种非球形的稳定形态:部分润湿态。在该类型的界面平衡中,包裹着水滴的表面活性剂从聚合物疏水基材中“冒”出来却又不完全分离,如同在疏水颗粒母体上长出了一些含水的“芽”。通过使用部分润湿理论,该分离过程得到了很好的解释和描述。在此基础上,如果增加的复乳液相分离过程的界面阻力,可以调控内部水相液滴的融合和长芽过程,从而得到只长一个“芽”的“哑铃形”颗粒和只长两个“芽”的“三球杆形”颗粒。由于油水两相在空间较为严格的分离,他们进一步通过破坏界面平衡的方式,实现了该聚合物颗粒的外界刺激下的选择性释放。

该方法为简单、高效、廉价、大规模制备多组分非球状各向异性颗粒提供了新途径,同时也为乳液体系的相分离提供了重要的理论参考和实践指导。