聚合物囊泡形成機(jī)理研究取得重要進(jìn)展

中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姜偉課題組將計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合揭示了聚合物囊泡的形成機(jī)理與體系的熱力學(xué)過程相關(guān)，研究工作發(fā)表在《美國化學(xué)會志》(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1144-1150)上。

聚合物囊泡因其特殊的結(jié)構(gòu)和環(huán)境響應(yīng)性在藥物封裝、緩釋及微反應(yīng)器等方面有著廣泛的應(yīng)用而受到了極大關(guān)注，但對其形成機(jī)理的認(rèn)識還不統(tǒng)一。一種觀點(diǎn)認(rèn)為囊泡是由膜彎曲、再封閉形成的，而另一觀點(diǎn)認(rèn)為是組裝體中先形成親水的核，核再吸水膨脹形成的。

長春應(yīng)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(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合研究發(fā)現(xiàn)該共聚物在選擇性溶劑中的囊泡形成機(jī)理與熱力學(xué)過程相關(guān)。具體表現(xiàn)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(jìn)一步研究表明出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是在熱力學(xué)上體系存在許多的亞穩(wěn)態(tài)。不同的退火條件，體系演化所經(jīng)歷的亞穩(wěn)態(tài)（圖中自由能形貌圖凹陷處）是不同的，進(jìn)而決定了囊泡形成機(jī)理的不同。該研究結(jié)果為聚合物囊泡結(jié)構(gòu)的調(diào)控和應(yīng)用提供了新的思路和理論依據(jù)。

近年來，長春應(yīng)化所在含囊泡在內(nèi)的共聚物膠束的結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理及其調(diào)控方面取得了一系列成果，相關(guān)工作發(fā)表在Macromolecules, J. Phys. Chem. B, Langmuir, Soft Matter等雜志上，并得到了國內(nèi)外同行的關(guān)注和好評，共被引用200余次。該研究領(lǐng)域的知名專家加拿大多倫多大學(xué)M. Winnik，美國賓夕法尼亞大學(xué)D. Discher，華盛頓大學(xué)K. Wooley等教授在他們的綜述論文、亮點(diǎn)論文及研究論文中對這些工作給予了高度評價、重點(diǎn)介紹或圖文轉(zhuǎn)載。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院基金的支持。