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Chem. Eur. J. :聚合誘導自組裝制備的液晶納米粒子:形貌演化與功能調控2024-02-19
液晶納米粒子(Liquid crystalline nanoparticles, LC NPs)是一類含液晶基元的納米尺度多功能材料。其中液晶基元在分子水平上自組裝,形成特殊的液晶有序相互作用。由于液晶結構的各向異性結構和刺激響應性(如溫度、光照等),其在納米器件、藥物遞送、特殊纖維等領域具有巨大的應用潛力。聚合誘導自組裝(Polymerization-induced self-assembly, PISA)方法運用于LC NPs的制備中,具有多方面的優勢,如拓展制備過程的溶劑體系,高固含量合成,構建豐富的各向異性形貌等。

近日,清華大學袁金穎教授課題組在《歐洲化學》發表綜述,回顧并總結了近年來利用聚合誘導自組裝方法制備液晶納米粒子的研究進展,討論了液晶基元相互作用對組裝體形貌演變的影響機制,并對其未來的發展方向進行了展望(圖1)。

 

 

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圖1

已有研究發現,由于液晶基元的相互作用,PISA-LC NPs可形成橢球形、圓柱形、環形、長方體形等多種各向異性納米形貌,并且納米粒子在合適的外界條件刺激下可以發生形貌轉變。以所含液晶基元的結構進行分類,PISA-LC NPs可分為多氟烷基類、偶氮苯類、聚芳綸類、膽甾醇類、二苯乙烯類和聯苯類等。不同的液晶基元賦予了PISA-LC NPs不同的特殊性質和應用前景。例如,多氟烷基類表現出疏水疏油、相分離和低表面能等性質;偶氮苯類具有優異的光響應調控能力且易于構建手性光學結構;聚芳綸類可以形成高強度的聚合物納米纖維;以及生物相容性良好的膽甾醇類、可發生光交聯的二苯乙烯類和結構簡單且易于修飾的聯苯類等。因此LC NPs具備多樣化的調控模式,在結構設計與應用中可以綜合考慮多種因素,具備獨特的魅力與挑戰性。

在未來發展方面,PISA-LC NPs可以進一步拓展液晶基元的種類,例如具有α-螺旋結構的多肽等天然液晶高分子和其他的主鏈液晶高分子;同時,目前的研究大多集中于可逆加成-斷裂鏈轉移(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization, RAFT)介導的PISA方法,未來可應用更豐富多樣的PISA衍生方法制備LC NPs,如開環易位聚合介導PISA、超分子主-客體相互作用輔助PISA等方法。在功能應用方面,未來還需探索更廣闊的LC NPs的應用區間,例如應用于改善宏觀材料的力學性能、生物醫學遞送與成像、納米馬達等方向,實現進一步突破和發展。

文信息

Liquid Crystalline Nanoparticles via Polymerization-Induced Self-Assembly: Morphology Evolution and Function Regulation

Chang Xu, Ming-Xin Zheng, Yen Wei, and Jin-Ying Yuan*

清華大學博士研究生許昶和鄭明心分別為論文的第一作者和第二作者,危巖教授為論文的共同作者,袁金穎教授為論文的通訊作者。

感謝國家自然科學基金(22071131和52273106)對本工作的資助。

Chemistry – A European Journal?

DOI:?10.1002/chem.202303586

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