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自组装嵌段共聚物聚集体:从胶束到囊泡及其生物学应用《Macromolecular Rapid Communications》

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发表时间:2022-08-03 15:37作者:Steven P. Armes*, Anthony J. Ryan*来源:《Macromolecular Rapid Communications》

自组装嵌段共聚物聚集体2.jpg


自组装嵌段共聚物聚集体:从胶束到囊泡及其生物学应用


【摘要】

学术界广泛研究了两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装能力,并将其用于各种商业产品。自组装高分子囊泡处于这场纳米技术革命的前沿,其可能的用途似乎无穷无尽,从生物医学到纳米级酶反应器。本文综述了高分子囊泡相对于小分子脂质囊泡的固有优势以及在药物传递和合成细胞反应器生物学中的潜在应用。


自组装嵌段共聚物聚集体1.jpg

图1. 由两亲性嵌段共聚物在嵌段选择性溶剂中形成的各种自组装结构。形成的结构类型是由于分子的固有曲率,可以通过计算其无量纲堆积参数p来估计。


表1. 本文所使用的聚合物化学名称和缩写。

AbbreviationPolymer
PAAPoly(acrylic acid)
PMAPoly(methyl acrylate)
PSPolystyrene
PEOPoly(ethylene oxide)
PBDPoly(butadiene)
PBOPoly(butylene oxide)
PMOXAPoly(2-methyloxazoline)
PDMSPoly(dimethyl siloxane)
PCLPoly(ε-caprolactone)
PPSPoly(propylene sulphide)
PNIPAMPoly(N-isopropylacrylamide)
P2VPPoly(2-vinylpyridine)
PDEAPoly(2-(diethylamino)ethyl methacrylate)
PDPAPoly(2-(diisopropylamino)ethyl methacrylate)
PMPCPoly(2-(methacryloyloxy)ethyl phosphorylcholine)
PLAPoly(lactic acid)


自组装嵌段共聚物聚集体3.jpg图3. 表1中聚合物的化学结构式。


Block Copolymer Vesicles

嵌段共聚物囊泡

自组装嵌段共聚物聚集体4.jpg

图4. 可能的聚合物囊泡膜形态:a)AB二嵌段共聚物的交指对称膜,b)AB和BC二嵌段聚合物二元混合物在膜内的空间分离(曲率增强导致膜不对称),和c)膜内ABC三嵌段共聚物的分离:绿色链优先分离到外表面,因为与红色链相比,绿色链的体积相对较大。


自组装嵌段共聚物聚集体5.jpg

图5. a) 水稀释后形成体积囊泡的PEO-PBO共聚物的等温相图。TEM图像: b) 六边形排列 c)分散的囊泡,d,e) 相互连接的囊泡。


自组装嵌段共聚物聚集体7.jpg

图7. a) 基于PS-PIAT共聚物囊泡的三酶多步聚合物囊泡纳米反应器系统的示意图。b) ADP生成生物燃料ATP的“蛋白质多聚体”示意图。


[Review]

Self-Assembled Block Copolymer Aggregates: From Micelles to Vesicles and their Biological Applications

Adam Blanazs, Steven P. Armes*, Anthony J. Ryan*

Department of Chemistry, Dainton Building, University of Sheffield, Sheffield, S3 7HF, UK.

Macromolecular Rapid Communications, Volume30, Issue4-5

Special Issue: Dedicated to the 30th Anniversary of Macromolecular Rapid Communications

February 18, 2009, Pages 267-277

https://doi.org/10.1002/marc.200800713

Abstract

The ability of amphiphilic block copolymers to self-assemble in selective solvents has been widely studied in academia and utilized for various commercial products. The self-assembled polymer vesicle is at the forefront of this nanotechnological revolution with seemingly endless possible uses, ranging from biomedical to nanometer-scale enzymatic reactors. This review is focused on the inherent advantages in using polymer vesicles over their small molecule lipid counterparts and the potential applications in biology for both drug delivery and synthetic cellular reactors.


来源:《Macromolecular Rapid Communications

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