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  刺激響應性聚合物能夠根據(jù)環(huán)境的改變而展現(xiàn)出截然不同的性能，因而在很多領域，特別是藥物傳遞以及可控釋放方面具有巨大的應用價值。目前，刺激響應性聚合物的合成大多集中于新穎且高效的刺激響應性能的研究，很少關注聚合物材料本身的生物相容性以及生物可降解性，因此很大程度上制約了其在可控傳遞釋放以及組織工程領域的進一步應用。如何從生物相容性的結構單元出發(fā)合成具有優(yōu)異刺激響應性能的聚合物材料，從根本上實現(xiàn)其在醫(yī)藥領域方面的進一步應用是一項亟需解決的重要難題。

  該工作從聚合單體出發(fā)，首次合成具有光響應性能的NB-NTA單體：將肌氨酸（Sar）和N-丁基甘氨酸（NBG）單元引入到聚合鏈中，通過NTA開環(huán)聚合法合成具有光響應以及溫敏性兩嵌段聚類肽(P(Sar-r-NBG)-b-PNB)。該聚合物具有優(yōu)良的生物相容性，也有雙重刺激響應性能。采用相同的聚合單體，該工作還合成了具有光響應性的三嵌段聚類肽(PSar-b-NBG-b-PNB)，并深入研究具有相同組成但不同拓撲結構的嵌段聚類肽之間性能的差異。

圖一：雙重響應性兩嵌段聚類肽的合成。

  在照射254 nm的紫外光后，兩嵌段聚類肽中PNB嵌段主鏈上N原子所連接的硝基苯基團離去，親油性的PNB嵌段隨之轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性嵌段PIDA，從而使嵌段聚類肽從兩親性聚合物變?yōu)殡p親水性聚合物。加之以聚合物材料本身的生物相容性能，其有望在可控藥物釋放領域發(fā)揮重要作用。而且另一嵌段P(Sar-r-NBG)具有溫敏性，在特定溫度變化下能夠從親水性轉(zhuǎn)變成為疏水性嵌段，且其濁點能夠根據(jù)重復單元的比例變化來調(diào)控，再次賦予該聚合物可控的溫度刺激響應特性。

圖二：兩嵌段聚類肽的雙重刺激響應性能示意圖。

  值得一提的是，得益于聚合物嵌段PNB的結晶性能，該兩嵌段聚類肽能夠在水溶液中自組裝形成具有非常特殊結構的組裝體。如圖所示，在稀溶液中其球形組裝體結構的邊緣位置始終存在一個棒狀組裝體。隨著濃度的增加，棒狀組裝體的長度在不斷增加，經(jīng)過退火處理后該組裝體轉(zhuǎn)變成具有十幾微米長的線形組裝體，展現(xiàn)出優(yōu)異的組裝性能。

圖三：嵌段聚類肽組裝體的透射電鏡圖。

  以上研究成果近日發(fā)表于Macromolecules，論文第一作者是浙江大學博士研究生李瑤（現(xiàn)在是紹興大學講師），浙江大學凌君教授和德國耶拿大學Felix Schacher教授為共同通訊作者。

  原文鏈接：Yao Li, Jessica C. Tom, Philip Biehl, Jun Ling*, Felix H. Schacher*. Block polypeptoids: Synthesis, characterization, and response towards irradiation with UV light and temperature. Macromolecules, 2020, DOI: 10.1021/acs.macromol.0c00654

  https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c00654