近年来不对称纳米粒子的合成及组装研究引起了人们广泛的关注。由于不对称纳米粒子具有结构不对称性以及小尺寸的特点，所以它们非常容易组装成形式多样的有序结构。[1-2]同时这些粒子与生物分子尤其是蛋白质分子尺寸相近，故它们在溶液中可以通过共组装方式构建具有生物活性的组装体。
近期，南开大学化学学院聚合物分子刷研究组以二氧化硅粒子表面为模版，制得补丁胶束。通过切断二硫键，制得可溶于水的不对称纳米粒子（图1）。其中交联的季铵盐化的PDMAEMA带正电荷，而POEGMA为电中性。在蛋白质水溶液中，BSA带有负电荷。把不对称粒子水溶液滴加到蛋白质溶液中，由于带负电的蛋白质分子和带正电的PDMAEMA间的静电相互作用以及POEGMA链的稳定作用，表面胶束分子可以和蛋白质分子共组装成有序的组装体。[3]
▲ 图1 补丁聚合物胶束和蛋白质分子的共组装示意图
图2 a) 带有补丁胶束的二氧化硅纳米粒子， b) 脱落后的不对称粒子， c) 组装体TEM图，d-e) BSA和不对称粒子不同摩尔比下的组装Cryo-TEM图。
在静电作用下，两者的组装体并不是简单的聚集成实心结构，而是组装成为空心囊泡结构（图2）。分析原因，两者正负电荷差异大，静电作用力较强，普通的聚集并不能将体系的能量降到最低，所以形成了能量更低的囊泡结构。随着BSA/不对称粒子摩尔比的变化，组装体的大小随之变化。实验中通过FRET方法验证了不对称粒子和BSA存在着很强的相互作用；利用cryo-TEM和SLS表征了组装体的空心结构；而通过TEM和DLS的表征手段说明了组装体尺寸大小的变化规律。最后作者还对组装体中BSA的生物活性以及组装体的酶响应性（BSA被胰蛋白酶酶解）进行了研究。
该项研究成果发表在新一期的《Angewandte Chemie International Edition》，论文第一作者为硕士研究生范伟敬，此项研究受国家自然科学基金资助。
参考文献：
（1） JianguoWen, Liang Yuan, Yongfang Yang, Li Liu* and Hanying Zhao*, Self-assembly ofmonotethered single-chain nanoparticle shape amphiphiles. ACS Macro Lett. 2013,2, 100-106
（2） Yue,Zhang and Hanying Zhao*, Surfactant behavior of amphiphilic polymer-tetherednanoparticles. Langmuir 2016, 32, 3567-3579.
（3） WeijingFan, Li Liu* and Hanying Zhao*, Co-assembly of patchy polymeric micelles andprotein molecules. Angewandte Chemie International Edition，2017，DOI:10.1002/anie.201704955
文章链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201704955/abstract
来源：高分子科学前沿
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