自組裝與解組裝是自然界中納米結(jié)構(gòu)構(gòu)建的基本原則，同時這組可逆過程在維持生物機(jī)體功能，如細(xì)胞組織的新陳代謝和自我復(fù)制等方面起著重要的作用。例如，在細(xì)胞中，球狀肌動蛋白(G-actin)與三磷酸腺苷(ATP)以非共價相互作用結(jié)合成微絲狀結(jié)構(gòu)，這些微絲可以解聚，通過ATP水解生成二磷酸腺苷(ADP)而再產(chǎn)生G-actin，這種可逆的重組過程對細(xì)胞分裂和胞質(zhì)循環(huán)至關(guān)重要。作為超分子化學(xué)中重要的科學(xué)前沿之一，超分子聚合是精確制備多級復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)的重要方法。然而，其相反的過程，超分子解聚即由超分子結(jié)構(gòu)分解為組裝單元較少被研究，尤其是超分子解聚的機(jī)理和動力學(xué)尚不清楚。
最近，華東理工大學(xué)林嘉平教授團(tuán)隊報道了由超分子聚合合成的一維納米線的熱致超分子解聚現(xiàn)象。納米線是由預(yù)組裝膠束通過超分子逐步聚合形成的，隨著溫度的升高，納米線節(jié)點(diǎn)處的膠束間相互作用即疏水相互作用被破壞，導(dǎo)致納米線隨機(jī)解聚成納米線碎片和膠束單元（見圖1）。膠束之間的聚合物分子鏈轉(zhuǎn)移伴隨著解聚發(fā)生，這是此類超分子解聚的特點(diǎn)之一。研究人員還提出了描述超分子解聚過程的理論模型，動力學(xué)理論研究表明，超分子熱解聚的速率常數(shù)隨溫度的升高而增大。另外，隨著納米線溶液中水含量的增加，膠束間的相互作用逐漸增強(qiáng)，納米線的解聚變得困難。這種溫度誘導(dǎo)的超分子解聚在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。此外，這項工作也為理解超分子降解的基本原理提供了重要信息，并可幫助設(shè)計和制備各類復(fù)雜的功能納米結(jié)構(gòu)。該工作由華東理工大學(xué)博士研究生郜洪兵、博士后高梁在蔡春華教授和林嘉平教授的指導(dǎo)下完成，以“Supramolecular Depolymerization of Nanowires Self-Assembled from Micelles”為題發(fā)表在Macromolecules(DOI: 10.1021 /acs.macromol.0c00146)
另外，林嘉平教授團(tuán)隊近年來在超分子聚合方面取得了多項進(jìn)展。將高分子聚合概念拓展到組裝體的超分子聚合領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)并報道了膠束單元的超分子聚合、超分子環(huán)化、超分子活性聚合等現(xiàn)象。例如，聚肽接枝共聚物的預(yù)組裝膠束在低溫誘導(dǎo)下發(fā)生超分子聚合形成多級納米線結(jié)構(gòu)，并提出了其超分子聚合的動力學(xué)模型(Macromolecules 2019, 52, 7731)；剛?cè)崆抖喂簿畚镄纬傻闹鶢钅z束可以在二次投料后發(fā)生種子生長行為，并通過理論模擬提出了液晶驅(qū)動自組裝(LCDSA)實現(xiàn)超分子活性聚合的動力學(xué)理論和超分子聚集體的均一性起源(Nano Letters 2019, 19, 2032)。此外，近期林嘉平教授團(tuán)隊針對共聚物的多級自組裝行為，在Chemical Review上發(fā)表了題為“Self-Assembly of Copolymer Micelles: Higher-Level Assembly for Constructing Hierarchical Structure”的綜述文章（見圖2），闡述了本研究團(tuán)隊及同行近年來共聚物膠束自組裝的研究進(jìn)展和發(fā)展前景，特別討論了在不同驅(qū)動機(jī)制下發(fā)生的膠束超分子聚合行為，以及理論模擬在揭示此類組裝機(jī)理中所發(fā)揮的重要作用。
相關(guān)研究工作：
1. Yingqing Lu, Jiaping Lin*, Liquan Wang, Liangshun Zhang*, Chunhua Cai. Self-Assemblyof Copolymer Micelles: Higher-Level Assembly for Constructing HierarchicalStructure. Chem. Rev. 2020, DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00774.
鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00774
2. Hongbing Gao#, Liang Gao#, Jiaping Lin*, YingqingLu, Liquan Wang, Chunhua Cai*, Xiaohui Tian. Supramolecular Depolymerization of Nanowires Self-Assembled from Micelles.
Macromolecules 2020, DOI: 10.1021/acs.macromol.0c00146.
鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.0c00146
3. Hongbing Gao#, Xiaodong Ma#, Jiaping Lin*, Liquan Wang, Chunhua Cai*, Liangshun Zhang, Xiaohui Tian. Synthesis of Nanowires via Temperature-Induced Supramolecular Step-Growth Polymerization. Macromolecules 2019, 52, 7731-7739.
鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b01358
4. Liang Gao, Jiaping Lin,* Liangshun Zhang, Liquan Wang*. Living Supramolecular Polymerization of Rod?Coil Block Copolymers: Kinetics, Origin of Uniformity, and Its Implication. Nano Lett. 2019, 19, 2032-2036.
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