嵌段共聚物囊泡,作为脂质体囊泡的类似物,在药物递送、纳米医学和仿生系统等领域具有广泛的应用前景。然而,由于传统的自组装方法受动力学和堆积参数的限制,精确控制高分子囊泡的组成、大小、形貌和膜通透性仍面临巨大的挑战。
近日,暨南大学宁印教授团队意外发现了一种全新的嵌段共聚物融合行为—液-固界面融合组装(Liquid-Solid Interfacial Fusion Assembly,LSIFA),其可以将嵌段共聚物小球直接转变成高度均一的嵌段共聚物囊泡(图1)。具体过程为:在一定条件下,嵌段共聚物纳米粒子首先通过静电相互作用吸附在模板粒子的表面,然后嵌段共聚物纳米粒子之间逐渐融合成膜,最终形成连续均匀的聚合物膜,去除模板粒子即得到高分子囊泡(图2)。有意思的是,通过增加嵌段共聚物纳米粒子的用量可制备单分散多层囊泡(图3)。通过改变模板的尺寸和形貌,即可制备具有不同大小和形貌的高分子囊泡(图4)。LSIFA的普适性使其可以根据需要制备具有不同化学组成的高分子囊泡。另外,通过将具有可逆光交联单体引入嵌段共聚物纳米粒子,LSIFA可制备装载DOX的高分子囊泡,利用不同光波长变换光交联与解交联,实现DOX的程序化释放(图5)。这种可逆调控在药物控释中极具优势,为药物递送应用提供了新平台。
2025年10月23日,相关研究成果以“Liquid-Solid Interfacial Fusion Assembly Enables the Precision Fabrication of Block Copolymer Vesicles”为题发表在材料领域国际顶级期刊Advanced Materials。博士研究生杨丹为论文第一作者,宁印教授为通讯作者,暨南大学为唯一通讯单位。
概括之,LSIFA与现有高分子囊泡的制备技术相比具有以下优势:
(1)可制备高度均一、尺寸可调的高分子囊泡;
(2)精确调控囊泡膜的组成、厚度及通透性;
(3)获得多样形貌与结构的囊泡(e.g. rod-shaped、multilamellae);
(4)LSIFA的独特机制在一定程度上突破了传统堆积参数的限制。
LSIFA不仅为高分子自组装提供了新的研究视角,也为高分子囊泡的可控制备开辟了一条全新的的途径。
研究亮点:
1.方法创新性:
与传统的自组装方法(如相分离驱动的自组装)不同,LSIFA通过嵌段共聚物小球在液-固界面的融合组装,提供了一种全新的方法制备单分散高分子囊泡。其独特的原理突破了堆积参数的限制,使得组装过程更加精确可控。
2.科学重要性:
LSIFA作为一种独特的高分子自组装行为,突破了传统高分子自组装过程中堆积参数约束。LSIFA能够精确调控高分子囊泡的组成、结构、尺寸、形貌和膜通透性。该方法极大扩展了高分子囊泡的设计空间,使得我们能够实现更高精度的结构控制和功能化。
3.潜在应用:
LSIFA能够高效合成单分散高分子囊泡,适用于多个领域,特别是药物递送。通过调节囊泡尺寸和形态,可增强靶向性和穿透力,尤其在肿瘤靶向治疗中具有优势。囊泡膜的可调通透性和外界刺激(如温度、pH或光照)相结合,实现智能响应,使药物能够精准释放,进而提高疗效并减少副作用。综上,LSIFA为药物递送、纳米医学和智能材料提供了一个具有广阔前景的技术平台。
图1. 通过LSIFA制备单分散的高分子囊泡。
图2. LSIFA动力学研究。
图3. 通过LSIFA制备多层高分子囊泡。
图4. 通过LSIFA制备不同尺寸和形貌的单分散高分子囊泡。
图5. 具有可调节膜通透性的高分子囊泡实现DOX程序释放。
该研究工作得到了国家级青年人才项目、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金以及暨南大学的大力支持。
论文链接:
https://doi.org/10.1002/adma.202514207
通讯作者简介
宁印,教授,博/硕士生导师,国家级青年人才入选者,中国科协/广东省科协海智特聘专家。主要研究兴趣包括:高分子合成及其自组装、高分子-无机复合晶体、表界面材料、仿生合成等。近3年,以独立通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.(3), Adv. Mater.等顶级期刊发表了系列原创论文;申请专利10件;主持国家级人才项目1项、国家自然科学基金项目2项、省部级项目3项;自2025年起受聘Chinese Chemical Letters编委,SCIENCE CHINA Materials青年编委, Interdisciplinary Materials学术编委。
课题组长期招聘博士后,名额不限,待遇从优,欢迎垂询。Email: yinning@jnu.edu.cn
注:图片版权© Wiley-VCH GmbH, Weinheim
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