苏州大学:界面液-液相辨别启动会合开辟静电自组建=凝固态水凝胶

模拟生物分子凝聚物的空间受限的液-液相分离 (LLPS) 系统的开发是凝聚材料科学中的一个主要挑战,因为缺乏类似固有无序蛋白质的序列定义的两性离子片段的空间受限凝聚的方法。最近,苏州大学蔡远利教授团队提出了界面 LLPS 驱动的聚合诱导静电自组装,即界面 LLPS-PIESA。两性离子生长链段的不对称电荷序列图案化是通过纳米粒子核壳界面内离子对单体的自发聚合来实现的。

团队表明,电荷序列可以深刻影响自凝聚,导致液滴分散、致密凝聚层和独立的水凝胶。此外,界面 LLPS-PIESA 显示了一种程序化的分层凝聚自组装机制,包括囊泡到薄片的转变、界面自凝聚、薄片到薄片的转变、逐层薄片自组装、空间受限的冷凝和团聚,并在动态演变的表面电荷调节下重新分散成原纤维网络冷凝物。空间受限的不对称电荷序列图案、界面自凝聚和程序化的分层缩合自组装,所有这些元素都可以作为模拟细胞生物分子缩合物的分层纳米结构缩合物的不对称电荷序列图案设计的主要原则。

相关论文以题为Interfacial Liquid–Liquid Phase Separation-Driven Polymerization-Induced Electrostatic Self-Assembly发表在《Macromolecules》上。示意图 1. 界面 LLPS 驱动的 PIESA、界面 LLPS-PIESA 的示意图。底部:提出的程序化分层凝聚驱动自组装机制。

图 1. (A) H45Cx嵌段共聚物的数均分子量 (Mn) 和分散性 (Đ, Mw/Mn) 与 PCysAM 嵌段 (x) 的聚合度。(B) H45C70/A100 PIC 和 PHPMA45 标准在 λTTC 下的 Lambert–Beer 图,最大值 = 310 nm。示意图 2. 通过光引发 RAFT 水分散体 PIESA 合成 H45Cx/A100 PIC 种子纳米颗粒。

图 2. 通过 photo-PIESA 合成的 H45Cx/A100 PIC 种子纳米粒子的 TEM 照片。图 4. 使用 H45C70/A100 种子囊泡 (V-CTA) 在 CysAM/AMPS/V-CTA/SPTP = 70:80:1:0.25 下 RAFT 光聚合的动力学图,其在 10% w/w 水中总固体含量为 25° C。图 6. 标记的界面 LLPS-PIESA 时间点的纳米结构凝聚物的 TEM 显微照片。

图 7. 在 CysAM/AMPS/V-CTA/SPTP = x:x:1:0.25 和 x = 25 (A), 50 处通过界面 LLPS-PIESA 合成的纳米结构电荷化学计量缩合物的 TEM 显微照片(底部:放大) (B) 和 75 (C),在 25 °C 的可见光下,转化率高达 >99%。团队介绍了一种新颖的界面 LLPS-PIESA。这个新概念是通过种子囊泡核壳界面内离子对单体的自发 RAFT 光共聚合,通过两性离子生长片段的不对称电荷序列模式建立的。

团队发现电荷序列模式可以深刻地影响自凝聚,导致具有 LLPS 特征的液滴分散、致密凝聚层和独立的水凝胶。此外,界面 LLPS-PIESA 显示了在动态表面电荷调节下的冷凝驱动程序分层自组装。空间受限的不对称电荷序列图案、界面自凝聚和程序化的分层凝聚自组装,这些元素可以作为模拟细胞生物分子凝聚物的纳米结构凝聚物的不对称电荷序列图案设计的主要原则。

doi.org/10.1021/acs.macromol.1c00756。

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