张彦峰研究员在《Macromolecular Rapid Communications》期刊上联合发表了题为“Catalyst-free One-Step Preparation of Self-crosslinked pH-Responsive vesicles”的研究论文（Macromol. Rapid Commun.2019, 1900149）。理学院谭继东同学为本论文第一作者，张彦峰研究员和成一龙研究员为本文的共同通讯作者。
图1 a）聚合物囊泡自组装的过程，在自组装大位阻脲键水解形成膜交联结构。b）囊泡的pH响应性示意图。
囊泡是由亲疏水性密闭双分子层所形成的球形或者椭球形空腔结构，因其独特的空腔结构，可以充分利用亲水空腔来负载水溶性小分子(如药物与生物活性物质等)、蛋白质、DNA、RNA甚至于细胞器等，在药物输运、微反应器等领域有许多的潜在应用。此外，利用其疏水双层膜可以通过疏水-疏水相互作用而负载疏水的物质。因此制备各种功能聚合物囊泡也是高分子研究中的一个热点。但是聚合物囊泡在应用时面临着稳定性不足和通透性差的问题。为此，有人提出刺激响应性交联囊泡的策略，即通过化学键交联增加囊泡的稳定性，同时引入刺激响应性基团来改变囊泡膜的通透性。
图2 A）由PEG44-b-TBEU43嵌段聚合物囊泡的TEM图像。B,C）PEG44-b-P(TBEU38-co-DEA25)和PEG44-b-P(TBEU4-co-DEA18)共聚物囊泡的TEM图像。D）DLS显示由PEG44-b-TBEU43聚合物囊泡被溶剂稀释后体积变化图。E）PEG44-b-P(TBEU38-co-DEA25)和PEG44-b-P(TBEU4-co-DEA18)共聚物囊泡的体积随溶液pH变化图。
在该研究中，首先验证了含有大位阻脲键单体（2-（3-（叔丁基）-3-乙基脲基）乙基甲基丙烯酸酯）具有很好的水解性能。然后将聚乙二醇-聚2-（3-（叔丁基）-3-乙基脲基）乙基甲基丙烯酸酯（PEG44-b-PTBEU43）组装成囊泡（如图2 A所示）。分别用水和四氢呋喃稀释囊泡溶液，发现囊泡只是体积增加，没有解离，证明了囊泡的交联结构（如图2 D所示）。在此基础上，引入了pH响应单体DEA，制备出两种共聚物PEG44-b-P(TBEU38-co-DEA25)和PEG44-b-P(TBEU4-co-DEA18)囊泡（图2B和图2C）。如图3 E所示，DLS展示了pH变化对囊泡大小的影响。两种聚合物囊泡的尺寸随着pH的增加而降低。值得注意的是，聚合物中TBEU含量较低的时，即囊泡的交联密度比较小时，pH响应行为更加明显。最后通过荧光实验确定了交联囊泡也具备良好的通透性。
图3 A）PEG44-b-P(TBEU4-co-DEA18)囊泡的通透性测试。A）水溶性小分子底物（FDP）可以通过囊泡膜渗透到内部，被囊泡包裹的碱性磷酸酶（ALP）催化水解，得到高荧光产物的荧光素。B）包裹ALP的囊泡与FDP作用的荧光光谱（黑线），囊泡与FDP作用（蓝线）和仅囊泡（红线）的荧光谱图。
该研究工作得到了国家自然科学基金（NOs. 51873170, 21604067, 51803165，21805257），“青年拔尖计划”和西安市科技局重点实验室建设项目（201805056ZD7CG40）的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.201900149
（Jidong Tan, Hengxin Lei, Der-Jang Liaw, Xingxing Chen, Li Ma, Chenhui Cui, Qianyun Zhong, Yilong Cheng,* and Yanfeng Zhang*. Catalyst-Free One-Step Preparation of Self-Crosslinked pHResponsive Vesicles. Macromol. Rapid Commun. 2019, 1900149）
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