納米螺旋管（多肽均聚物及其嵌段共聚物自組合成）

納米螺旋管因其獨(dú)特的幾何形狀和特性而備受關(guān)注，例如用作納米反應(yīng)器或作為功能結(jié)構(gòu)、光電特性和潛在生物應(yīng)用的通用模板。然而目前這種環(huán)面螺旋的結(jié)構(gòu)合成卻鮮有報(bào)道，通過聚合物的自組裝可以實(shí)現(xiàn)各種納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，包括球體、圓柱體、囊泡和圓盤等結(jié)構(gòu)。

一種含有多肽均聚物及其嵌段共聚物的二元體系，并且采用選擇性沉淀法可以使該體系在溶液中分層級(jí)地自組裝成均勻的納米螺旋管。該體系由聚（γ-芐基-L-谷氨酸酯）均聚物（PBLG）和PBLG-聚乙二醇的嵌段共聚物（PBLG-b-PEG）組成，并通過連續(xù)的兩步反應(yīng)過程自組裝成納米螺旋管。**溶液中的PBLG均聚物聚集成纖維狀，并進(jìn)一步卷繞成類似于DNA鏈的環(huán)狀凝結(jié)。接著PBLG-b-PEG嵌段共聚物會(huì)在環(huán)狀的PBLG均聚物上進(jìn)行自組裝形成螺旋狀的表面圖案，得到納米螺旋管。

圖文導(dǎo)讀：

圖1. 螺旋狀的納米螺旋管從聚合物的混合物體系中自組裝而成。從PBLG78-b-PEG45/PBLG3744（下標(biāo)表示每一段的聚合度）混合物中自組裝的螺旋狀納米螺旋管的a)SEM圖像、b) TEM圖像和c) AFM圖像。圖a)中的插圖顯示出了納米螺旋管的結(jié)構(gòu)，圖b)中的插圖顯示出了具有代表性的放大圖像，圖c)中的插圖顯示出了沿白線的AFM高度剖面。d)在水溶液中的納米螺旋管的表觀水力半徑（Rh）分布（90°的散射角）。其中PBLG78-b-PEG45/PBLG3744混合物中嵌段共聚物的重量分?jǐn)?shù)為0.5。圖中比例尺為400 nm。

圖2. 螺旋狀納米螺旋管的結(jié)構(gòu)。不同的fPBLG-b-PEG值a) 0.8、b) 0.6、c) 0.2、d) 0的PBLG-b-PEG/PBLG在聚集自組裝時(shí)的SEM圖像，插圖顯示出了聚集自組裝的圖像。e) 通過兩步自組裝方法合成納米螺旋管的原理圖。f) 由PBLG均聚物在步驟一水含量為10.0 vol%時(shí)組裝而成的平面螺旋管的SEM圖像。插圖展示了通過兩步自組裝實(shí)驗(yàn)由PBLG-b-PEG/PBLG混合物組裝而成的納米螺旋管的SEM圖像。g) 由PBDG82-b-PEG45/PBLG3744混合物自組裝的納米螺旋管的SEM圖像。插圖顯示了代表性的放大圖像和納米螺旋管的結(jié)構(gòu)，比例尺為400 nm。

圖3. 均聚物PBLG形成螺旋管的過程。在不同的含水量時(shí)a) 4.7 vol%、b) 4.9 vol%、c) 5.0 vol%、d) 6.0 vol% 從PBLG3744均聚物中聚集自組裝的螺旋管SEM圖像，其中的插圖顯示了相應(yīng)的聚合體的形態(tài)。比例尺為300 nm。e) 從PBLG3744均聚物中聚集組裝成的聚合體的水力半徑Rh分布隨含水量的變化。

圖4. 螺旋管形成的BD模擬。a) 模擬中PBLG3744的粗粒度模型，記為R50。在εRR = εPP = 5.0ε時(shí)得到的**螺旋管的b) 俯視圖和c) 橫斷面圖。d) 均聚物螺旋管在不同模擬時(shí)間形成過程的模擬快照。

本文提出了一種由含有PBLG-b-PEG嵌段共聚物和PBLG均聚物的二元體系自組裝成具有螺旋表面圖案的均勻納米螺旋管的合成方法。PBLG均聚物形成的纖維結(jié)構(gòu)卷積構(gòu)成環(huán)狀的模板，PBLG-b-PEG嵌段共聚物進(jìn)而通過自組裝過程在環(huán)狀模板上形成螺旋狀的表面圖案，并且螺旋環(huán)的形成表現(xiàn)出層次性。此外，表面螺旋圖案的手性可以通過多肽的嵌段共聚物的手性來控制。