聚電解質(zhì)在生物體系和生產(chǎn)生活中都扮演著重要角色。在各種聚電解質(zhì)中，超支化聚電解質(zhì)以其特殊的三維支化結(jié)構(gòu)而具有獨特性質(zhì)，但是，目前超支化聚電解質(zhì)的合成仍具有較大挑戰(zhàn)。通常，超支化聚合物可通過AB2單體縮聚而成，但此類單體化學性質(zhì)不穩(wěn)定，導致其合成困難，且制備得到的聚合物功能受限。另一種用于超支化聚合物的合成方法是將A2與B3單體進行共聚，然而，該方法需要嚴格控制反應條件以避免凝膠化、多分散系數(shù)大以及聚合度低的不足。對于聚電解質(zhì)，其傳統(tǒng)的合成方法是對非離子型聚合物進行離子化后修飾，然而該方法的轉(zhuǎn)化率難以達到100%，導致遺留的聚合物鏈段缺陷且難以除去。對于某些聚電解質(zhì)，還可以通過偶聯(lián)反應（如Heck和Sonogashira）直接獲得，然而該方法所需的離子型單體種類有限且價格昂貴。除此之外，上述聚合體系大多是單組分或雙組分聚合，極大地限制了聚合物結(jié)構(gòu)與功能的多樣性。
近日，香港科技大學唐本忠院士（現(xiàn)為香港中文大學（深圳）理工學院院長）團隊與南開大學朱春雷研究員課題組合作，開發(fā)出一種基于C-H活化的多組分環(huán)化聚合，成功制備了一系列含稠雜環(huán)的多功能超支化聚電解質(zhì)。該聚合路線以簡單易得的二炔和廉價的芳腈、水/羧酸、六氟碲酸鈉為原料，通過一鍋法高效制備了超支化聚電解質(zhì)，產(chǎn)率高達99%，絕對重均分子量高達100萬。由于聚合物骨架中帶正電的稠雜環(huán)具有較大的位阻和電荷排斥作用，可有效阻止分子鏈段的π-π堆積，因而，所得聚合物具有優(yōu)異的溶解性和較小的多分散系數(shù)。該方法不僅為超支化聚電解質(zhì)的合成提供了新策略，還為聚電解質(zhì)功能的進一步拓展提供了可能性。
(來源：Angew. Chem. Int. Ed.)
由于聚合物骨架中的陽離子稠雜環(huán)具有強烈的吸電子性質(zhì)，通過引入具有不同電荷密度的單體便可以輕易地調(diào)控聚合物的發(fā)光波長。由于所得聚合物具有固態(tài)量子產(chǎn)率高、加工性優(yōu)異以及折光指數(shù)高等特性，可以作為優(yōu)異的發(fā)光材料實現(xiàn)二維熒光光刻的高分辨圖案化，因而在先進光電子器件中具有重要潛在應用。
(來源：Angew. Chem. Int. Ed.)
由于聚電解質(zhì)結(jié)構(gòu)中強烈的D-A相互作用以及超支化結(jié)構(gòu)中限定的分子運動，使得處于聚集態(tài)的聚電解質(zhì)在白光照射下具有較強的單線態(tài)氧產(chǎn)生能力，可用于光動力細菌殺傷。本文以聚電解質(zhì)P1e/2a為例，證明了該系列聚電解質(zhì)可用于細菌熒光成像以及高效殺傷耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA)。
(來源：Angew. Chem. Int. Ed.)
基于聚合物光動力抗菌原理，作者成功實現(xiàn)了活細菌的圖案化并監(jiān)控了細菌圖案的生長情況。具體來講，將表達綠色熒光蛋白的金黃色葡萄球菌與聚合物孵育后涂于固體培養(yǎng)基，透過光掩模進行白光照射，經(jīng)細菌培養(yǎng)后即可得到與光掩模形狀相同且輪廓清晰的細菌圖案。該方法成本低且操作簡單，有望用于組織工程、生物芯片等領(lǐng)域。
(來源：Angew. Chem. Int. Ed.)
(來源：Angew. Chem. Int. Ed.)
這一成果近期以“Heteroaromatic Hyperbranched Polyelectrolytes: Multicomponent Polyannulation and Photodynamic Biopatterning”為題發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》上，該文章被選為封面論文（inside back cover）。文章的第一作者為香港科技大學的劉曉琳博士和南開大學的碩士研究生肖銘慧，通訊作者為南開大學的朱春雷研究員和香港科技大學的林榮業(yè)教授、唐本忠院士。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104709
