金屬-多酚網絡（MPNs）基于酚類配體與金屬離子之間的配位作用具有可快速制備、普遍適用性以及pH響應和優異的生物相容性等優勢。目前，通過在硬模板顆粒上一步組裝MPNs并結合有機溶劑或水溶液來溶解模板可快速制備中空微膠囊。然而，這些空心微膠囊的關鍵應用，如藥物遞送，通常需要藥物分子能容易地進入中空內部。因此對于硬模板方法，不可避免的模板去除步驟可能會影響隨后功能物質在膠囊內部的封裝（Post-encapsulation）或膠囊形成過程中客體分子的原位封裝（Pre-encapsulation）。特別是，當生物活性物質(如基因、蛋白質和生長因子)被提前封裝時，模板溶解可能會對其生物功能產生影響。
2023年8月28日，東南大學葛麗芹課題組在國際權威學術期刊Small上在線發表題為“Assembly of Metal-Phenolic Networks onto Microbubbles for One-Step Generation of Functional Microcapsules”的研究論文，該研究首次報道了金屬-多酚網絡在牛血清白蛋白微氣泡上的一步組裝，從而無需模板溶解即可構建功能性MPNs中空微膠囊，從源頭上解決了核溶解帶來的一系列問題。此外，該微氣泡模板還能作為功能性物質的載體，可在膠囊一步組裝過程中同時實現對藥物分子的高效預封裝。 近年來，通過在模板顆粒上一步組裝MPNs可簡單、快速且穩定地構建中空微膠囊，但該方法未能避免核溶解對功能物質封裝的潛在影響。為從源頭上解決核殘留等問題，研究團隊發現將單寧酸（TA）和金屬離子（FeIII）與牛血清白蛋白（BSA）微氣泡懸浮液混合數秒，可無需溶核一步形成大量的MPNs中空微膠囊。具體來說，通過加熱和超聲形成的BSA氣泡增加了分子內β片層結構，從而保證了氣泡具有足夠的穩定性來進行后續的配位組裝。一旦加入TA和FeIII，TA與BSA的絡合作用以及FeIII的配位競爭進一步增加了BSA蛋白中連接α-螺旋段的短鏈結構的百分比。這反過來降低了BSA氣泡的穩定性，使得氣泡內的空氣有逃逸的“出口”。同時，TA與FeIII形成的膠囊殼具有半滲透性，進一步為空氣逃逸提供了“通道”，從而無需模板去除，一步形成BSA-TA-FeIII膠囊。該氣泡模板法具有普遍適用性，可用于制備其他MPNs微膠囊，如BSA-TA-CuII和BSA-TA-NiII等。最后，基于微氣泡為模板制備的MPNs膠囊可以被進一步功能化或修飾，如裝載磁性納米顆粒、通過共價或物理作用來預封裝模型藥物分子，在生物醫學領域中顯示出巨大的前景。
通過將金屬-多酚網絡組裝到BSA微氣泡上一步合成微膠囊的示意圖（圖源Small）
該研究論文于2023年8月在國際頂級期刊《Small》發表，東南大學生物科學與醫學工程學院博士生譚鑫為第一作者，葛麗芹教授為該論文通訊作者。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202305325
