長春應化所聚合物囊泡形成機理研究取得重要進展

聚合物囊泡形成過程示意圖

　　中科院長春應用化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室姜偉課題組將計算機模擬與實驗相結合，揭示了聚合物囊泡的形成機理與體系的熱力學過程相關，研究工作發表在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1144-1150)上。

　　聚合物囊泡因其特殊的結構和環境響應性，在藥物封裝、緩釋及微反應器等方面有著廣泛的應用，并因此受到了極大關注，但對其形成機理的認識目前還不統一。一種觀點認為囊泡是由膜彎曲、再封閉形成的，而另一觀點認為是組裝體中先形成親水的核，核再吸水膨脹形成囊泡。

　　長春應化所研究人員以PVP-b-PS-b-PVP兩親性三嵌段共聚物為對象，通過計算機模擬和實驗相結合研究發現，該共聚物在選擇性溶劑中的囊泡形成機理與熱力學過程相關。具體表現為在快速退火條件下囊泡是由膜彎曲、封閉形成的，而在慢速退火條件下囊泡是通過核、核再吸水膨脹形成的。進一步研究表明，出現這一現象的原因是在熱力學上體系存在許多的亞穩態。不同的退火條件，體系演化所經歷的亞穩態（圖中自由能形貌圖凹陷處）是不同的，進而決定了囊泡形成機理的不同。

　　該研究結果為聚合物囊泡結構的調控和應用提供了新的思路和理論依據。相關工作得到了國家自然科學基金委、科技部和中國科學院基金的支持。

　　近年來，長春應化所在含囊泡在內的共聚物膠束的結構、形成機理及其調控方面取得了一系列成果，相關工作發表在Macromolecules, J. Phys. Chem. B, Langmuir, Soft Matter等雜志上，并得到了國內外同行的關注和好評，共被引用200余次。該研究領域的知名專家加拿大多倫多大學M. Winnik，美國賓夕法尼亞大學D. Discher，華盛頓大學K. Wooley等教授在他們的綜述論文、亮點論文及研究論文中對這些工作給予了高度評價、重點介紹或圖文轉載。