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體功能，如細胞組織的新陳代謝和自我復制等方面起著重要的作用。例如，在細胞中，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胞分裂和胞質(zhì)循環(huán)至關(guān)重要。作為超分子化學中重要的科學前沿之一，超分子聚合是精確制備多級復雜納米結(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理和動力學尚不清楚。
最近，華東理工大學林嘉平教授團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)點處的膠束間相互作用即疏水相互作用被破壞，導致納米線隨機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，納米線的解聚變得困難。這種溫度誘導的超分子解聚在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有潛在的應用價值。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)計和制備各類復雜的功能納米結(jié)構(gòu)。該工作由華東理工大學博士研究生郜洪兵、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，林嘉平教授團隊近年來在超分子聚合方面取得了多項進展。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組裝膠束在低溫誘導下發(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），闡述了本研究團隊及同行近年來共聚物膠束自組裝的研究進展和發(fā)展前景，特別討論了在不同驅(qū)動機制下發(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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