Chem. Eur. J. :聚合诱导自组装制备的液晶纳米粒子:形貌演化与功能调控

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液晶纳米粒子(Liquid crystalline nanoparticles LC NPs)是一类含液晶基元的纳米尺度多功能材料。其中液晶基元在分子水平上自组装,形成特殊的液晶有序相互作用。由于液晶结构的各向异性结构和刺激响应性(如温度、光照等),其在纳米器件、药物递送、特殊纤维等领域具有巨大的应用潜力。聚合诱导自组装(Polymerization-induced self-assembly, PISA)方法运用于LC NPs的制备中,具有多方面的优势,如拓展制备过程的溶剂体系,高固含量合成,构建丰富的各向异性形貌等。


近日,清华大学袁金颖教授课题组在《欧洲化学》发表综述,回顾并总结了近年来利用聚合诱导自组装方法制备液晶纳米粒子的研究进展,讨论了液晶基元相互作用对组装体形貌演变的影响机制,并对其未来的发展方向进行了展望(图1)。



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图1

已有研究发现,由于液晶基元的相互作用,PISA-LC NPs可形成椭球形、圆柱形、环形、长方体形等多种各向异性纳米形貌,并且纳米粒子在合适的外界条件刺激下可以发生形貌转变。以所含液晶基元的结构进行分类,PISA-LC NPs可分为多氟烷基类、偶氮苯类、聚芳纶类、胆甾醇类、二苯乙烯类和联苯类等。不同的液晶基元赋予了PISA-LC NPs不同的特殊性质和应用前景。例如,多氟烷基类表现出疏水疏油、相分离和低表面能等性质;偶氮苯类具有优异的光响应调控能力且易于构建手性光学结构;聚芳纶类可以形成高强度的聚合物纳米纤维;以及生物相容性良好的胆甾醇类、可发生光交联的二苯乙烯类和结构简单且易于修饰的联苯类等。因此LC NPs具备多样化的调控模式,在结构设计与应用中可以综合考虑多种因素,具备独特的魅力与挑战性。


在未来发展方面,PISA-LC NPs可以进一步拓展液晶基元的种类,例如具有α-螺旋结构的多肽等天然液晶高分子和其他的主链液晶高分子;同时,目前的研究大多集中于可逆加成-断裂链转移(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization, RAFT)介导的PISA方法,未来可应用更丰富多样的PISA衍生方法制备LC NPs,如开环易位聚合介导PISA、超分子主-客体相互作用辅助PISA等方法。在功能应用方面,未来还需探索更广阔的LC NPs的应用区间,例如应用于改善宏观材料的力学性能、生物医学递送与成像、纳米马达等方向,实现进一步突破和发展。

文信息

Liquid Crystalline Nanoparticles via Polymerization-Induced Self-Assembly: Morphology Evolution and Function Regulation

Chang Xu, Ming-Xin Zheng, Yen Wei, and Jin-Ying Yuan*

清华大学博士研究生许昶和郑明心分别为论文的第一作者和第二作者,危岩教授为论文的共同作者,袁金颖教授为论文的通讯作者。感谢国家自然科学基金(22071131和52273106)对本工作的资助。


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202303586

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