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  單分散表面功能聚合物微球在光電材料、光子晶體、物質(zhì)分離、乳液穩(wěn)定及生物檢測等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，單分散表面功能聚合物微球的精確制備是我國需要大力發(fā)展的卡脖子技術(shù)之一。

  目前制備單分散表面功能聚合物微球的主要方法是通過在分散聚合中加入功能單體共聚從而引入功能基團(tuán)，但是由于分散聚合的成核期非常敏感，因此需要分步進(jìn)行，并且大部分的功能基團(tuán)會包埋在微球內(nèi)部從而難以控制表面功能基團(tuán)的數(shù)目及分布。此外，在傳統(tǒng)分散聚合體系中，由于使用了聚甲基吡咯烷酮（PVP）等均聚物作為穩(wěn)定劑，功能基團(tuán)會被穩(wěn)定劑遮擋從而影響與蛋白質(zhì)等生物物質(zhì)的偶聯(lián)。為了解決這些問題，使用功能聚合物（如大分子單體、大分子鏈轉(zhuǎn)移劑、大分子引發(fā)劑等）作為穩(wěn)定劑是制備表面功能聚合物微球一個理想的策略，但是目前使用這些功能聚合物作為穩(wěn)定劑都難以得到粒徑均一的聚合物微球。

  基于以上研究背景，最近，廣東工業(yè)大學(xué)高分子材料與工程系譚劍波副教授與張力教授團(tuán)隊發(fā)展了基于弱調(diào)控性RAFT試劑的光引發(fā)RAFT分散聚合法（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的RAFT分散聚合制備聚合物納米材料不同（需要使用調(diào)控性好的RAFT試劑），該方法需要同時使用調(diào)控性較差的大分子RAFT試劑與小分子RAFT試劑才能有效實現(xiàn)粒徑均一的聚合物微球的制備，聚合動力學(xué)研究也進(jìn)一步考察了調(diào)控性差異對聚合過程的影響。在此基礎(chǔ)上，為了控制所制備的表面功能聚合物微球的粒徑及組分，研究人員進(jìn)一步發(fā)展了兩步光引發(fā)RAFT分散聚合法，通過改變二次單體的用量及種類，實現(xiàn)了微球粒徑及組分的精確控制（圖2）。相關(guān)研究成果發(fā)表在Macromolecules上

圖1. 基于弱調(diào)控性RAFT試劑的光引發(fā)RAFT分散聚合法

圖2. 兩步光引發(fā)RAFT分散聚合實現(xiàn)聚合物微球粒徑精確調(diào)控

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b01295

  在此方法的基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步發(fā)展了同時使用兩種大分子RAFT試劑的光引發(fā)RAFT分散聚合法，包括PAA-DDMAT與PPEGA-DDMAT(圖3)。酸堿滴定結(jié)果表明，通過改變兩種大分子RAFT試劑的用量，可以精確控制微球表面的羧基量。所得到的聚合物微球進(jìn)一步用于有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料的制備，研究發(fā)現(xiàn)隨著羧基量的增加，負(fù)載在微球的 LaF₃：Eu納米粒子的量線性增加，復(fù)合微球的形貌也由原來的核殼結(jié)構(gòu)變?yōu)榭招慕Y(jié)構(gòu)。最后，所制備的微球也進(jìn)一步用于碳酸鈣的生物礦化中，可以看到在碳酸鈣晶體表面附著了大量的聚合物微球（圖4）。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chemical Communications (Chem. Commun. 2019, 55, 7848– 7851)。

圖3. 使用兩種RAFT試劑的光引發(fā)RAFT分散聚合實現(xiàn)表面功能基團(tuán)精確控制

圖4. 羧基功能微球用于碳酸鈣的生物礦化

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/CC/C9CC03452H#!divAbstract

  以上研究工作均得到國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、廣州市科創(chuàng)委、廣東省珠江學(xué)者（青年學(xué)者）等的資助。