开发新型嵌段聚合物，为凝聚液体披上“紧身盔甲”

近日，华南理工大学前沿软物质学院教授蒋凌翔在《自然化学》中发表突破性成果：通过设计生成新的嵌段聚合物“CAPs”(Condensate-Amphiphilic Block Polymers)，成功地将“凝聚相-水相”系统披上“分子盔甲”，首次实现合成和生物凝聚液体的超稳定性和自发乳化。

“该技术有望创新材料生成、药物交付和生物模拟等领域。”论文通讯作者姜凌翔告诉《中国科学报》，该材料可以通用稳定各种“凝聚相-水相”界面，完成生成或生物凝聚液体的超稳定性和自发乳化能力。

2023年华南理工大学软物质科学与工程博士生唐达表示，由于缺乏封闭膜结构，凝聚相(如聚合物、蛋白质)和水相形成的液体容易受到温度和pH值的影响、盐度等环境因素的结合或分解严重限制了其在工业生产和生物体中的稳定性。传统的表面活性剂不能提供长期保护，因为它们难以适应不同凝聚液体的物理和化学特性(如粘度、极性和带电性)。

在我们的日常生活中，油是一种“凝结相”物质，而水被称为“水相”物质。通过对不同种类的凝结液体的系统分析，研究表明，它们在粘度、极性、带电特性等方面有很大的不同。绝大多数传统的稳定剂只能“对一小部分”工作，或者只是“适应”。

因此，研究小组从一开始就规划了一个普遍适用的“通用”嵌入式聚合物结构。该结构分为三个部分：亲凝段、自创段和亲水段。最后，建立一个完整的CAP家族，可以适应各种小分子、合成聚合物，甚至蛋白质、核酸和其他生物聚合物凝聚液体，可以普遍应对凝聚物膜化的艰巨挑战。

分子可以跨越水凝聚相界面，形成连续致密的保护膜，将凝聚相与水相物理隔离。实验表明，CAPS膜化液体不仅在水中稳定存在，而且在高盐、极端pH甚至有机溶剂环境中保持形状，可称为“分子级紧身盔甲”。

进一步发现，特定结构的CAPS可诱导凝结液体自发乳化：液体界面通过“发芽”机制继续释放微米级小液滴(直径约1-2μm)，并且彼此独立，不聚在一起。这一现象已在油水系统中得到报道，但在化学或生物凝聚系统中仍是第一次。

结果不仅能使凝结滴在水中保持稳定，而且能在高盐、极端pH甚至有机溶剂环境中保持不融化和破碎。研究人员生动地称之为“穿紧身盔甲”。这些研究不仅扩大了人们对“水凝结相界面稳定”的认识，而且为聚合物和生物聚合物的界面化学研究提供了新的思路。

其次，研究小组正在进一步优化CAPS的渗透性和选择性，以模拟细胞膜的分子运输功能，为生物技术、人工细胞学等领域开辟新的道路。