廣東工業大學《大分子》：酶輔助可見光引發聚合誘導自組裝製備嵌段聚合物納米材料

近年來，聚合誘導自組裝（PISA）受到了高分子研究人員的廣泛關注。聚合誘導自組裝能夠大批量（固含量可高達50%）製備各種不同形貌的聚合物納米材料，為後續的工業化應用提供了方法基礎。

目前報道的 PISA 基本上都是通過熱引發聚合製備的，反應溫度高（通常為70℃）並且反應時間較長,很容易導致蛋白質等生物物質或者一些溫敏性物質失活，這大大限制了蛋白質複合及環境響應等功能聚合物納米材料的製備。另外目前的PISA體系對氧氣存在非常敏感。需要通入惰性氣體（氮氣或氬氣）或者冷凍循環除去體系中的氧氣，這些方法比較複雜並且耗時，同時對於非高分子研究人員來說難度較大，在一定程度上限制其廣泛應用。

近期，廣東工業大學高分子材料與工程系譚劍波副教授與張力教授團隊在前期開發的「可見光引發聚合誘導自組裝」的工作基礎上（ACSMacro Lett.,2015,4,1249-1253; ACS MacroLett.,2016,5,894-899; Macro.Rapid Com.,2016,37,1434-1440; Macro. RapidCom.,2017,38,1600508;Macro. Rapid Com., DOI: 10.1002/marc.201700195; Polym.Chem., 2017,8, 8, 1315;Polym. Chem., 2016,7, 2372-2380; RSC Adv., 2017, 7, 37,23114）,首次報道了一種酶輔助可見光引發聚合誘導自組裝方法。把葡萄糖氧化酶高效耗氧的特性與可見光引發聚合誘導自組裝反應條件溫和的特點有機結合起來，建立耐氧型的聚合物納米材料製備新方法。研究表明，只需要在聚合反應體系中加入少量的葡萄糖氧化酶（1μM）及葡萄糖，就能夠使聚合反應完全不受氧氣的干擾，在開口的圓底燒瓶甚至96孔板中都可以實現水相可見光引發聚合誘導自組裝，快速高效地製備了多種可控形貌的二嵌段共聚物和三嵌段共聚物納米材料。

▲ 圖1.在96孔板中進行酶輔助可見光聚合誘導自組裝的反應示意圖

在PISA的研究當中，挑戰性比較大的一個工作是建立形貌相圖，通常需要製備幾十個不同配方的聚合物納米材料，工作繁瑣並且耗時。酶輔助可見光聚合誘導自組裝法能夠在96孔板中進行，為高通量製備不同形貌的聚合物納米材料提供了新的思路，可以在半小時內迅速製備高達幾十個不同配方的聚合物納米材料，並且可以快速建立相應的形貌相圖。另外，由於該方法的反應條件非常溫和（水介質、可見光、室溫、反應時間短等），研究人員利用該技術在96孔板中製備了包埋過氧化物酶（HRP）的聚合物囊泡，並驗證了反應過程對於酶的活性沒有影響，為更多的蛋白質、酶和抗體等生物相關材料在PISA體系的應用提供一種有效的方法。

▲ 圖2.通過96孔板中進行的酶輔助可見光聚合誘導自組裝建立的形貌相圖

將酶催化反應與可見光引發聚合誘導自組裝相結合，構建一種耐氧型的PISA體系，為聚合物納米材料的製備及普適性應用提供了一個新的思路。相關成果發表在國際知名期刊Macromolecules（DOI:10.1021/acs.macromol.7b01219）上。

來源：高分子科學前沿

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