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西南交通大學周紹兵教授團隊在兼具“超低滲漏”和“超快釋放”動態復合膠體囊研究方面取得新的進展
2019-09-07  來源:高分子科技

  能夠感知環境微小變化,從而應答釋放所載物質的智能載體,在藥物傳遞、功能食品、腐蝕保護、催化、農業和化妝品等諸多領域應用廣泛。盡管關于刺激-響應載體的報導層出不窮,但提前滲漏仍然是個普遍的問題,而響應釋放時又常!翱臁辈黄饋。避免滲漏與快速釋放天生是一對矛盾,解決這個矛盾就能避免“脫靶”問題,從而獲得理想的治療效果和顯著的經濟價值。

  為此,西南交通大學周紹兵教授團隊設計了一類動態復合膠體囊(colloidosomes),該微囊依賴于一個可逆的靜電作用策略,兼具可靠封裝與超快釋放的能力。該團隊以聚乙烯亞胺改性的二氧化硅納米顆粒(SiO2-PEI NPs, 22 nm)和兩性離子型碳點(CDs, 5.5 nm)為單元粒子,通過Pickering乳液自組裝一步制備載貨微囊。在pH 7.4時,正電性SiO2-PEI NPs與負電性CDs以靜電吸引力組成牢固的微囊殼,高效封裝內容物;在pH 5.0時,由于表面功能基團質子化,碳點電荷迅速反轉,成殼粒子間由靜電吸引變為靜電排斥使囊發生瞬間解體,快速釋放內容物(圖1)。

圖1. 構建動態復合膠體囊用于pH刺激按需釋放示意圖

圖2. 動態復合膠體囊pH依賴的穩定和去穩定性。a)時間序列熒光顯微鏡成像展示膠體囊在pH 7.4下一個月考察中的高度穩定性。b)膠體囊在pH 7.4的3D重構成像。c)上列:時間序列原位共聚焦成像展示膠體囊在pH 5.0下發生瞬間解體。下列:相應代表性膠體囊的明場成像。d)膠體囊在pH 5.0的3D重構成像。

  由圖2可見,在pH 7.4,1個月考察期內膠體囊完整性保持良好;一旦將該膠體囊分散于pH 5.0緩沖液,其立即發生膨脹、變形、破裂,并最終于3分鐘內完全解體。以異硫氰酸熒光素標記的葡聚糖(10000分子量)為模型藥物,其包載率和包載量分別達到86.9%和24.3%,在儲存狀態下1個月僅滲漏5.5%,而一旦觸發于5分鐘內幾乎完全釋放(>90%)。以具有生物活性的酶分子為模型藥物證明,該體系生物相容性高,酶活性保持良好。

  僅依賴于溫和的pH刺激,通過兩種成殼單元粒子間靜電相互作用力由“拉”到“推”的轉變,即可實現膠體囊從“高度穩定”到“瞬間解體”,從而獲得可靠封裝與超快釋放。更值得一提的是,就像CDs在體系中身兼動態粘合劑和熒光示蹤劑雙重角色一樣,通過選用其他具有光、磁、熱、等離子體,乃至多重物理化學性質的顆粒作為單元粒子,有望通過類似的自組裝法獲得滿足不同實際需要的智能膠體囊。

  以上相關成果發表于Nano Letters(DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01949)上。論文的第一作者為西南交通大學材料科學與工程學院博士生郭婷,通訊作者為周紹兵教授。

  論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01949

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(責任編輯:xu)
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