" 通俗來說，結晶驅動自組裝方法的過程與搭積木類似。如果積木塊的形狀相似，搭建難度相對較低，如果形狀差異較大，搭建過程就比較困難，有可能需要選擇各種各樣的組裝方法。

(資料圖片僅供參考)

我們通過這項研究發現，組裝的順序、快慢等因素，對材料的制備和最終圖案的呈現會產生非常大的影響。如何將材料制備得精準和精美，是我們在這項研究中需要解決的一個問題。" 浙江理工大學副教授表示。

圖丨團隊合照（來源：童再再）

我們初中就開始接觸關于納米的知識。作為物質的長度單位，1 納米等于 10-9 米。對于材料來說，其只要在某一個維度上的尺寸是納米級別，就屬于納米材料。

要想在如此小的尺寸范圍下，對材料的尺寸、形狀、多層次的組分等進行精確控制，是一個非常困難的挑戰。

不過，目前已經出現了一種具有發展潛力的手段，即采用活性結晶驅動自組裝方法，通過兩親性聚合物的種子生長，來實現一維和二維核殼結構的膠束組裝。然而，外延生長過程通常限制在結晶組分相同的聚合物材料上，制備具有不同結晶核組分的復雜納米粒子往往比較困難。

近期，團隊提出了一種通用方法，制備了具有獨特成分的分段式二維納米材料，其中結晶核心區域是由不同疏水性的聚酯構成，在堿性條件下能夠表現出空間特定的選擇性降解。

圖丨由四種不同的聚內酯形成的二維片狀嵌段共膠束（來源：Nature Chemistry）

據介紹，該團隊制備出的二維片狀膠束，能在以下幾個方面獲得應用。

第一，由于納米材料具有超大的比表面積，因此該材料可以作為一種具有良好性能的催化載體。第二，該材料在堿性或酸性條件下，能夠進行持續緩慢地降解，所以，也能在藥物的長效釋放和智能釋放領域擁有廣闊的應用前景，比如作為藥物遞送載體，用于不同藥物的負載。

2023 年 4 月 20 日，相關論文以《具有組成不同和可選擇性降解核心的均勻分段片狀膠束》（Uniform segmented platelet micelles with compositionally distinct and selectively degradable cores）為題在 Nature Chemistry 上發表 [ 1 ] 。

圖丨相關論文（來源：Nature Chemistry）

副教授為該論文的第一作者，英國伯明翰大學安德魯 · P · 達夫（Andrew P. Dove）教授、瑞秋 · K · 奧萊利（Rachel K. O ’ Reilly）教授，以及加拿大維多利亞大學伊恩 · 曼納斯（Ian Manners）教授擔任論文的共同通訊作者。

據了解，該團隊開發出的方法，可以應用于不同的可結晶的均聚物或嵌段共聚物共混物組合中，對未來設計和制備具有不同功能的核殼納米顆粒來說，具有重要的指導意義。

圖丨通過連續種子生長制備具有不同結晶核組分的 2D ABC 三嵌段片狀膠束（來源：Nature Chemistry）

表示：" 這項研究主要從結晶動力學角度闡明了控制異質附生生長的條件，得出的晶體附生生長的規律具有普適性，這極大地豐富了制備二維納米材料的組分。舉例來說，由結晶控制的多組分的納米材料的制備需要滿足一定的條件，即相似的晶體學結構、良好的鏈段相容性。"

不僅如此，該研究還有助于推動功能材料取得重要突破，比如對異質結能夠進行良好的控制。

" 從結晶動力學的角度來看，其控制的結晶過程也可以實現對該類二維納米材料穩定性的調控。基于此，我們希望今后可以在低溫或快速結晶的條件下，制備出遠離平衡態的晶體，并使其能在熱力學的驅動下，產生一系列自發結構演化的行為。" 說。

在本項研究中，該團隊主要基于結晶動力學的角度，對結晶規律進行了闡述。未來，他們還計劃從結晶熱力學角度入手開展相關研究，比如探究組裝基元之間的匹配性對后續組裝所產生的影響。

高分子材料結構，尤其是高分子結晶，是一個非常傳統的研究領域。其過程非常抽象，研究人員看不見、摸不著，只能根據所觀察到的現象，通過科學理論或想象來驗證一些模型。

表示，在基礎研究方面，其和團隊希望能通過新現象的發現、新機理的闡述和新見解的提出，推動高分子物理或高分子結晶領域進一步向前發展。同時，他們也希望在應用方面，利用所制備出的材料做更多的實際應用，尤其是在藥物載體方面。

參考資料：

1. Tong, Z., Xie, Y., Arno, M.C. et al. Uniform segmented platelet micelles with compositionally distinct and selectively degradable cores. Nature Chemistry. 15, 824-831 ( 2023 ) . https://doi.org/10.1038/s41557-023-01177-2

排版：劉雅坤