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  熒光聚合物囊泡具有穩(wěn)定性好、封裝容量大，可進行功能化修飾，能夠同時包裹親水性藥物和疏水性藥物等優(yōu)點。傳統(tǒng)的制備熒光聚合物囊泡的方法是通過有機染料標記聚合物實現(xiàn)，而大多數(shù)有機染料都存在聚集誘導(dǎo)熒光淬滅的現(xiàn)象（ACQ），這使得生物成像的靈敏度和光穩(wěn)定性大大降低。與之相反, 具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光性質(zhì)（AIE）的熒光分子可有效地抑制ACQ現(xiàn)象，具有光穩(wěn)定性優(yōu)異，信號可靠性強等優(yōu)點。基于此，將AIE分子通過物理或化學(xué)方法引入聚合物囊泡中，可制備得到熒光性能優(yōu)異的AIE聚合物囊泡。研究AIE聚合物囊泡在藥物運輸和控制釋放的追蹤，以及生物成像等領(lǐng)域的應(yīng)用，具有重大的意義。

  李敏慧教授課題組用納米沉淀法，制備了一系列具有AIE性質(zhì)的聚碳酸酯囊泡。利用冷凍透射電鏡，熒光以及動態(tài)光散射等技術(shù)對聚合物囊泡的形成過程進行原位監(jiān)測。同時也探索了疏水嵌段比例以及組裝溶劑對聚合物組裝形貌的影響。首先他們將四苯基乙烯（簡稱TPE，一種典型的AIE分子）引入六元環(huán)碳酸脂單體中，設(shè)計合成了環(huán)狀碳酸酯單體TPE-TMC。以TU和DBU為催化劑，聚乙二醇（PEG，Mw＝2000）為大分子引發(fā)劑，開環(huán)聚合得到一系列具有不同親/疏水比例的兩親性嵌段共聚物PEG₄₅-b-(TPE-TMC)_n。中法課題組將這些共聚物用納米沉淀方法，制備得到了具有不同尺寸的AIE聚合物囊泡。

圖1 嵌段聚合物PEG-b-P(TPE-TMC)n自組裝形成的聚合物囊泡的cryo-EM照片以及聚合物溶液和其組裝體在365nm紫外燈下的照片

  他們利用冷凍透射電鏡，動態(tài)光散射和熒光光譜研究了聚合物 PEG₄₅-b-P(TPE-TMC)₁₃（f_PEG= 21 wt%）在THF／水體系中的自組裝過程。研究發(fā)現(xiàn)，聚合物囊泡的形成主要分為三個階段。首先聚合物開始自組裝形成一些尺寸為3 μm左右的片層結(jié)構(gòu)以及巨型囊泡結(jié)構(gòu)；然后繼續(xù)在體系中加水，這些大尺寸片層結(jié)構(gòu)閉合形成囊泡，同時不穩(wěn)定的大尺寸囊泡也逐漸形成尺寸較小的囊泡，此時組裝體系中聚合物囊泡的濃度迅速增大；最后階段，體系中水含量繼續(xù)增加，聚合物囊泡的尺寸和濃度不再發(fā)生較大變化，此時，囊泡的平均尺寸大約為270nm。同樣，該聚合物在Dioxane／水體系中的自組裝同樣存在相似的過程。由于聚合物在這兩種共溶劑中溶解性差異，使得該聚合物在Dioxane／水中組裝形成的囊泡尺寸比在THF／水體系中要大很多，其尺寸大約為650nm。

圖2 共聚物PEG₄₅-b-P(TPE-TMC)₁₃在THF/水混合體系中的自組裝過程的研究。(A)體系中組裝溶液的散射光強(Count Rates)和平均尺寸(Dh)隨體系中水含量增加的變化曲線；(B)體系中水含量為25%，31%和75%時，DLS測得組裝體的尺寸分布；水含量為25%(C)，31%(D)和75％(E)時，相應(yīng)的組裝體系中的冷凍透射電鏡(cryo-EM)照片。

  他們還發(fā)現(xiàn)在囊泡形成的第三階段，雖然體系中囊泡的尺寸和濃度都已基本不再發(fā)生變化，但組裝體的熒光強度卻迅速增加。這主要是因為體系中滲透壓的變化，囊泡膜里的有機溶劑不斷的滲透出去，從而增大了TPE分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限的程度，進而使得組裝體的熒光強度迅速增加。

圖3 囊泡形成過程中，其熒光強度隨體系中水含量的變化曲線。(A)THF/水混合體系；(B)Dioxane/水混合體系。圖A和圖B中的插圖分別是在365 nm的紫外光照射下，共聚物PEG₄₅-b-P(TPE-TMC)₁₃在THF和Dioxane中形成的囊泡分散在水中的照片。

  此外中法課題組還探究了嵌段聚合物中親／疏水比例對組裝的影響，研究發(fā)現(xiàn)聚合物囊泡的平均直徑隨著嵌段聚合物中疏水嵌段長度的減少(或親水比的增加)而降低。

圖4 共聚物PEG₄₅-b-P(TPE-TMC)_n在THF/水體系中用納米沉淀法制備得到的聚合物囊泡的表征。(A，C和E)分別是用DLS測得的嵌段聚合物(PEG₄₅-b-P(TPE-TMC)_n，n＝16，9，7)的平均尺寸分布；(B，D和F)分別是(PEG₄₅-b-P(TPE-TMC)_n，n＝16，9，7)的cryo-EM照片。

  因此，該課題組通過選擇不同共溶劑或調(diào)控親/疏水嵌段比例，制備得到了不同尺寸的AIE聚碳酸酯囊泡，并研究了囊泡的形成過程。該AIE聚碳酸酯囊泡有望用于監(jiān)測藥物在活體細胞中的運輸和分布以及生物成像等領(lǐng)域。

  以上相關(guān)成果發(fā)表在，美國化學(xué)學(xué)會納米期刊（ACS Nano 2018, 12, 4025?4035，DOI: 10.1021/acsnano.8b01755）。論文共同第一作者是北京化工大學(xué)碩士研究生張念，巴黎高科化學(xué)學(xué)院博士生陳輝和范玉嬌。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b01755