浙理工构建多功能纳米药载体
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“通俗来说，结晶驱动自组装方法的过程与搭积木类似。如果积木块的形状相似，搭建难度相对较低，如果形状差异较大，搭建过程就比较困难，有可能需要选择各种各样的组装方法。
我们通过这项研究发现，组装的顺序、快慢等因素，对材料的制备和最终图案的呈现会产生非常大的影响。如何将材料制备得精准和精美，是我们在这项研究中需要解决的一个问题。”浙江理工大学童再再副教授表示。
图丨团队合照（来源：童再再）
【资料图】
我们初中就开始接触关于纳米的知识。作为物质的长度单位，1 纳米等于 10-9 米。对于材料来说，其只要在某一个维度上的尺寸是纳米级别，就属于纳米材料。
要想在如此小的尺寸范围下，对材料的尺寸、形状、多层次的组分等进行精确控制，是一个非常困难的挑战。
不过，目前已经出现了一种具有发展潜力的手段，即采用活性结晶驱动自组装方法，通过两亲性聚合物的种子生长，来实现一维和二维核壳结构的胶束组装。然而，外延生长过程通常限制在结晶组分相同的聚合物材料上，制备具有不同结晶核组分的复杂纳米粒子往往比较困难。
近期，童再再团队提出了一种通用方法，制备了具有独特成分的分段式二维纳米材料，其中结晶核心区域是由不同疏水性的聚酯构成，在碱性条件下能够表现出空间特定的选择性降解。
图丨由四种不同的聚内酯形成的二维片状嵌段共胶束（来源：Nature Chemistry）
据童再再介绍，该团队制备出的二维片状胶束，能在以下几个方面获得应用。
第一，由于纳米材料具有超大的比表面积，因此该材料可以作为一种具有良好性能的催化载体。第二，该材料在碱性或酸性条件下，能够进行持续缓慢地降解，所以，也能在药物的长效释放和智能释放领域拥有广阔的应用前景，比如作为药物递送载体，用于不同药物的负载。
2023 年 4 月 20 日，相关论文以《具有组成不同和可选择性降解核心的均匀分段片状胶束》（Uniform segmented platelet micelles with compositionally distinct and selectively degradable cores）为题在 Nature Chemistry 上发表 [1]。
图丨相关论文（来源：Nature Chemistry）
童再再副教授为该论文的第一作者，英国伯明翰大学安德鲁·P·达夫（Andrew P. Dove）教授、瑞秋·K·奥莱利（Rachel K. O’Reilly）教授，以及加拿大维多利亚大学伊恩·曼纳斯（Ian Manners）教授担任论文的共同通讯作者。
据了解，该团队开发出的方法，可以应用于不同的可结晶的均聚物或嵌段共聚物共混物组合中，对未来设计和制备具有不同功能的核壳纳米颗粒来说，具有重要的指导意义。
图丨通过连续种子生长制备具有不同结晶核组分的 2D ABC 三嵌段片状胶束（来源：Nature Chemistry）
童再再表示：“这项研究主要从结晶动力学角度阐明了控制异质附生生长的条件，得出的晶体附生生长的规律具有普适性，这极大地丰富了制备二维纳米材料的组分。举例来说，由结晶控制的多组分的纳米材料的制备需要满足一定的条件，即相似的晶体学结构、良好的链段相容性。”
不仅如此，该研究还有助于推动功能材料取得重要突破，比如对异质结能够进行良好的控制。
“从结晶动力学的角度来看，其控制的结晶过程也可以实现对该类二维纳米材料稳定性的调控。基于此，我们希望今后可以在低温或快速结晶的条件下，制备出远离平衡态的晶体，并使其能在热力学的驱动下，产生一系列自发结构演化的行为。”童再再说。
在本项研究中，该团队主要基于结晶动力学的角度，对结晶规律进行了阐述。未来，他们还计划从结晶热力学角度入手开展相关研究，比如探究组装基元之间的匹配性对后续组装所产生的影响。
高分子材料结构，尤其是高分子结晶，是一个非常传统的研究领域。其过程非常抽象，研究人员看不见、摸不着，只能根据所观察到的现象，通过科学理论或想象来验证一些模型。
童再再表示，在基础研究方面，其和团队希望能通过新现象的发现、新机理的阐述和新见解的提出，推动高分子物理或高分子结晶领域进一步向前发展。同时，他们也希望在应用方面，利用所制备出的材料做更多的实际应用，尤其是在药物载体方面。
参考资料：
1. Tong, Z., Xie, Y., Arno, M.C. et al. Uniform segmented platelet micelles with compositionally distinct and selectively degradable cores. Nature Chemistry . 15, 824-831 (2023). https://doi.org/10.1038/s41557-023-01177-2
