光致变色聚合物囊泡双层膜渗透性的可逆调控
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摘要
我们设计合成了一种新型的PEO-b-PSPA的两亲性嵌段聚合物,其中SPA是含有氨基甲酸酯的螺吡喃光致变色单体,研究发现该聚合物在水中可以自组装成具有光致变色性质的纳米囊泡,并且可以可逆调控囊泡的渗透性。其中螺吡喃基元位于囊泡的双层膜上,不同波长的光照刺激可以实现其在疏水的螺吡喃(SP,λ_2>450 nm光照)和两性离子的部花箐(MC,λ_1<420 nm)的两种状态下的可逆互变。光致变色的两种状态下的囊泡(螺吡喃囊泡及部花箐囊泡)是通过疏水相互作用、氢键相互作用以及π-π相互作用和紧密离子对相互作用的多重非共价相互作用协同得以稳定的,后两种相互作用对于部花箐囊泡是独有的。更有趣的是,UV触发的MC囊泡可提供两种释放模式,1)短时间光照后能够持续释放,主要是因为在这样的囊泡体系中,MC-SP的转换是一个非常慢的过程(在黑暗条件下t_(1/2)>20 h);2)在可见光/紫外光的交替光照下能够实现程序化的按需的可控释放。
We report on the fabrication of photochromic polymersomes exhibiting photoswitchable and reversible bilayer permeability from newly designed poly(ethylene oxide)-b-PSPA(PEO-b-PSPA) diblock copolymers, where SPA is a spiropyran(SP)-based monomer containing a unique carbamate linkage. Upon self-assembling into polymersomes, SP moieties within vesicle bilayers undergo reversible photo-triggered isomerization between hydrophobic spiropyran(SP, λ_2 > 450 nm irradiation) and zwitterionic merocyanine(MC, λ_1 < 420 nm irradiation) states. For both SP and MC polymersomes, their microstructures are stabilized by multiple cooperative noncovalent interactions including hydrophobic, hydrogen bonding, π-π stacking, and paired electrostatic(zwitterionic) interactions, with the latter two types being exclusive for MC polymersomes. We demonstrate photoswitchable spatiotemporal release of 4',6-diamidino-2-phenylindole(DAPI, positively charged cell nuclei-staining dye) within living He La cells.
引文
[1]Wang,X.R.;Hu,J.M.;Liu,G.H.;Tian,J.;Wang,H.J.;Gong,M.;Liu,S.Y.J.Am.Chem.Soc.2015,137:15262.

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