综述:基于生物胶的生物聚合物作为3D打印应用的先进材料

【字体: 时间:2025年08月12日 来源:European Polymer Journal 6.3

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  这篇综述系统阐述了光响应性均聚物(ADMET聚合制备)通过静电作用与芳香-芳香相互作用的协同效应,实现了自组装结构形态与尺寸的精确调控。研究创新性地利用偶氮苯(azo)光异构化控制π-π相互作用,成功构建了具有可逆形变特性的球形胶束和空心囊泡,为均聚物自组装驱动力的调控提供了新思路。

  

光响应性均聚物的精密自组装调控

合成与表征

通过开环复分解聚合(ADMET)成功制备了两种含吡啶阳离子基团和烷基偶氮苯(azo)侧链的均聚物(IAzoCpHPs)。当烷基间隔链长度(p)分别为11和6时,1H NMR和GPC证实获得了分子量可控的聚合物。值得注意的是,较长的烷基链(p=11)促使形成球形胶束,而较短链(p=6)则自组装为空心囊泡,这种形态差异源于分子间作用力的精确平衡。

作用机制解析

该体系巧妙地整合了三种关键作用力:聚烯烃骨架的疏溶剂性、离子键的静电作用以及trans-azo的π-π堆积。在光稳态(PSS)条件下,365nm紫外光引发trans→cis异构化使π-π相互作用减弱,而460nm可见光照射则恢复cis→trans构型。特别的是,静电作用通过限制偶氮苯光异构化程度,将π-π堆积强度调控在最佳范围,这是实现形貌可逆转变的关键。

动态调控特性

在紫外/可见光交替照射下,胶束体系展现出独特的"呼吸效应":胶束直径可在120-180nm间可逆变化,囊泡壁厚则呈现15-25nm的动态波动。这种尺寸变化源于azo基团异构化效率的差异,当trans构型含量>70%时,π-π堆积足以维持结构稳定性。此外,自组装浓度从0.1mg/mL增至1.0mg/mL时,胶束直径可扩大2.3倍,证实非共价相互作用具有浓度依赖性增强特性。

应用前景展望

该研究建立了多重非共价键协同增强的新策略,特别是通过光控π-π相互作用实现了均聚物组装体的精准调控。这种具有刺激响应特性的纳米结构在药物控释、智能传感器等领域展现出应用潜力。未来可通过引入其他功能基团(如羧基、巯基等)进一步拓展该体系的功能多样性。

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