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  熒光聚合物囊泡具有穩定性好、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點。傳統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，而大多數有機染料都存在聚集誘導熒光淬滅的現象（ACQ），這使得生物成像的靈敏度和光穩定性大大降低。與之相反, 具有聚集誘導發光性質（AIE）的熒光分子可有效地抑制ACQ現象，具有光穩定性優異，信號可靠性強等優點。基于此，將AIE分子通過物理或化學方法引入聚合物囊泡中，可制備得到熒光性能優異的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，以及生物成像等領域的應用，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性質的聚碳酸酯囊泡。利用冷凍透射電鏡，熒光以及動態光散射等技術對聚合物囊泡的形成過程進行原位監測。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）引入六元環碳酸脂單體中，設計合成了環狀碳酸酯單體TPE-TMC。以TU和DBU為催化劑，聚乙二醇（PEG，Mw＝2000）為大分子引發劑，開環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。研究發現，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左右的片層結構以及巨型囊泡結構；然后繼續在體系中加水，這些大尺寸片層結構閉合形成囊泡，同時不穩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，體系中水含量繼續增加，聚合物囊泡的尺寸和濃度不再發生較大變化，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，相應的組裝體系中的冷凍透射電鏡(cryo-EM)照片。

  他們還發現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分子內旋轉受限的程度，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，研究發現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測藥物在活體細胞中的運輸和分布以及生物成像等領域。

  以上相關成果發表在，美國化學學會納米期刊（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碩士研究生張念，巴黎高科化學學院博士生陳輝和范玉嬌。

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