柱[10]芳烃尺寸选择性主客体络合用于调控热响应性聚合物的LCST行为

Untitled1过去的几十年中,刺激响应性聚合物在生物医学相关领域中发挥了极其重要的作用,包括药物/基因传递、细胞培养、组织工程、生物传感器等。当周围环境(如pH、温度、光、氧化还原、离子强度等)变化时,这些聚合物材料能够针对外界环境的物理和化学信号做出响应。其中,具有低临界溶解温度(LCST)行为的温度敏感性聚合物是高分子科学研究的热门课题,它在水溶液中表现出不同寻常的温度响应性。常见的具有低临界溶解温度响应性的聚合物有聚异丙基丙烯酰胺、聚氧化乙烯醚、聚乙烯基异丁酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等,其中对聚异丙基丙烯酰胺的研究最多。热敏性聚合物的LCST是由重复单元与水分子形成氢键引起的,可以通过调节聚合物的组成、聚合度等手段来调控它们的LCST。然而,这种共价键调控方式往往需要复杂而繁琐的合成及纯化过程。

超分子化学是一门发展迅速、高度交叉的新兴学科,具有蓬勃生命力,其研究主要基于分子间的非共价键相互作用,包括氢键、静电作用、亲水-疏水作用以及π-π堆积作用等。利用这些非共价键的动态可逆性,超分子功能化相比较于传统的化学修饰展现出了巨大的优势。通过非共价键相互作用,聚合物的LCST能够实现精确可逆调节,同时也无需繁杂的合成分离过程。

柱芳烃作为一种新型的大环,由于其独特的结构、易于衍生化等优点,被广泛地用于超分子体系的构筑,如化学传感器、超分子聚合物、药物输送系统、跨膜通道和细胞胶水等。利用柱[10]芳烃(WP10)与不同阳离子客体分子的尺寸选择性络合这一特点,浙江大学化学系黄飞鹤课题组博士生喻国灿等人实现了对含有温度响应性聚异丙基丙烯酰胺无规共聚物(1)的LCST行为可逆调控。这种超分子调控手段将来有可能应用在许多生物相关领域,如蛋白质和疫苗储存,蛋白质纯化和组织工程等。喻国灿2010年进入黄飞鹤课题组以来,以第一作者和通讯作者身份发表论文15篇(4篇J. Am. Chem. Soc.,1篇Adv. Mater.,1篇Chem. Soc. Rev.)。他目前的研究兴趣包括:基于柱芳烃的主客体分子识别、超分子组装体及其生物相关应用、症疗一体化纳米药物的制备。

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