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  聚吡咯 (PPy) 作為一種典型的導(dǎo)電聚合物，具有成本低、合成簡(jiǎn)便、密度低、導(dǎo)電性好、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，因而在光熱療法、抗菌活性、藥物載體以及可控釋放等領(lǐng)域吸引了人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，有序多孔的聚吡咯（PPy）因其高比表面積、貫通多孔結(jié)構(gòu)帶來(lái)的更多暴露活性位點(diǎn)以及便利的傳質(zhì)優(yōu)勢(shì)等等，在很多領(lǐng)域都展現(xiàn)出了誘人的前景。目前，雖然可以利用模板法制備多孔聚吡咯，但得到的材料通常具有較小的孔徑或不連續(xù)的孔道結(jié)構(gòu)，而生物功能的大分子通常具有較大的尺寸（如大于20 nm），顯然，上述材料不利于生物大分子的選擇性吸附和釋放。此外，大的貫通孔道對(duì)于調(diào)節(jié)物質(zhì)傳輸?shù)男屎瓦x擇性地捕獲其他功能目標(biāo)分子也至關(guān)重要。然而，迄今為止，仍缺乏有效的途徑制備貫通的大介孔的聚吡咯導(dǎo)電聚合物材料。

  最近，來(lái)自華東師范大學(xué)的劉少華和上海交通大學(xué)的劉盡堯、上海科技大學(xué)的馬延航等團(tuán)隊(duì)合作，利用兩親性嵌段聚合物自組裝聚集體作為模板，制備出一種前所未有的有序超大介孔、雙連續(xù)立方結(jié)構(gòu)的聚吡咯材料（mPPy-cs），其孔徑可達(dá)45 nm，比表面積69.5 m² g^–1。此外，該材料也具有可調(diào)節(jié)的表面電荷和對(duì)pH值敏感的獨(dú)特特性，從而可用于蛋白的選擇性包覆和可控釋放（圖1）。

圖1 有序大介孔聚吡咯用于蛋白的選擇包覆和可控釋放示意圖

  mPPy-cs的合成策略如圖2所示，首先將自制的嵌段聚合物（聚苯乙烯-b-聚環(huán)氧乙烯，PS-b-PEO）溶解在混合溶劑中，控制條件使其自組裝，形成體心立方結(jié)構(gòu)（）聚集體（PCs），隨后向膠束溶液中加入吡咯單體，借助于氫鍵作用使其和膠束共組裝，引發(fā)聚合并去掉模板，最終得到具有簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)（）的超大介孔聚吡咯（mPPy-cs）。

圖2 有序大介孔聚吡咯的合成示意圖

  制備的mPPy-cs尺寸約為4±1 μm，孔徑約為45 nm （圖3）通過(guò)掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡可以看到mPPy-cs的表面和內(nèi)部都分布有序的大介孔。小角X射線散射（SAXS）結(jié)果也表明mPPy-cs的有序介孔結(jié)構(gòu)。

  考慮到聚吡咯的超大孔結(jié)構(gòu)以及其在不同pH下的帶電情況不同，他們也嘗試開發(fā)其用于生物大分子的選擇性包覆和可控釋放性能。研究表明，在pH為9.2的時(shí)候，該材料可以有效的吸附牛血清白蛋白（BSA），而同樣條件下對(duì)于免疫球蛋白G（IgG）吸附量很低，從而實(shí)現(xiàn)兩種蛋白質(zhì)的分離。進(jìn)一步地，當(dāng)pH從9.2降到3.3的時(shí)候，該材料又可以快速釋放所吸附的BSA （圖5）。

  該工作成功地開發(fā)出一種雙連續(xù)的超大介孔導(dǎo)電聚合物材料，并對(duì)生物大分子的智能化響應(yīng)性進(jìn)行了初步探索，從而為開發(fā)其他的孔徑可調(diào)的大孔聚合物及類似功能材料提供一定的參考。論文以“Polypyrrole Cubosomes with Ordered Ultralarge Mesopore for Controllable Encapsulation and Release of Albumin”為題，發(fā)表在《Nano Letters》上。文章的第一作者分別來(lái)自華東師范大學(xué)的博士研究生吳勇、崔靜博士、上�？萍即髮W(xué)的博士研究生凌旸以及上海交通大學(xué)的博士研究生王馨悅。該文章得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51773062和61831021）以及上�？萍加�(jì)劃項(xiàng)目（21DZ2260400）的支持。

  課題組簡(jiǎn)介：實(shí)驗(yàn)室依托精密光譜國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、納光電教育部工程中心，并與傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中科院微系統(tǒng)所）密切合作，已建有材料合成、電化學(xué)和傳感性能測(cè)試平臺(tái)。主要研究集中在先進(jìn)功能材料（有機(jī)、無(wú)機(jī)、聚合物及其復(fù)合材料等）的設(shè)計(jì)及其性能開發(fā)，包括其在光電、能源和傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用，包括如下方向（不限）：1. 新型二維材料的可控合成與組裝；2. 有序多孔和微孔聚合物；3. 納米能源材料與器件；4. 基于聚合物的新型傳感檢測(cè)等等。實(shí)驗(yàn)室科研氛圍濃厚、設(shè)備齊全，畢業(yè)生去向良好。實(shí)驗(yàn)室常年招生，期待優(yōu)秀的學(xué)子加盟！

  下載：Polypyrrole Cubosomes with Ordered Ultralarge Mesopore for Controllable Encapsulation and Release of Albumin