劉鳴華

高分子微球材料的發(fā)展對人類的經(jīng)濟(jì)與生活帶來了巨大的影響，已滲透到我們生活中的每個角落，從化妝品、涂料、感光材料等大宗產(chǎn)品到生物醫(yī)藥領(lǐng)域的藥物緩釋微膠囊、色譜分離層析介質(zhì)等高附加價值產(chǎn)品1,2。高分子微球的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)組成是影響其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。乳液聚合是合成高分子微球材料最為常用的方法，然而，在聚合過程中由于表面張力的存在，最終導(dǎo)致制備得到的微球趨于自由能最低的球形結(jié)構(gòu)3,4，因此，如何在聚合過程中克服表面張力，合成形態(tài)和化學(xué)組成各向異性的微球是高分子微球合成領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

最近，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所王樹濤研究員團(tuán)隊，提出了一種乳液界面聚合方法，通過將親、疏水單體同時引入到液-液界面體系，構(gòu)筑了水(親水單體水溶液)包油(疏水性單體)的乳液界面聚合體系，實(shí)現(xiàn)了具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)組成各向異性的兩親性聚合物Janus微球的可控制備。這種方法為設(shè)計制備新型的聚合物材料提供了新的思路，制備得到的各向異性微球在油水分離、固體表面活性劑、蛋白分離和細(xì)菌分離等方面展示出巨大的應(yīng)用前景。研究成果發(fā)表在 Science Advances上5。

如上圖所示，在該體系中，疏水性的引發(fā)劑首先在油滴內(nèi)部引發(fā)疏水性單體的聚合，生成一個聚合物活性核。當(dāng)聚合物活性核運(yùn)動到油水界面上時，其表面活性位點(diǎn)能夠引發(fā)水相中的親水單體發(fā)生聚合。從而將聚合物活性核錨定在油水界面上，進(jìn)而發(fā)生界面錨定聚合。親水性單體和疏水性單體在界面的優(yōu)先共聚，最終形成具有親水親油性質(zhì)的各向異性Janus微球。通過調(diào)節(jié)親疏水單體濃度、聚合時間可實(shí)現(xiàn)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表面化學(xué)的Janus微球的可控制備，同時這種方法可適用于所有乙烯基單體的自由聚合。這種方法打破了傳統(tǒng)乳液聚合只形成球形微球的限制，開辟了乳液聚合的新方向。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金杰出青年基金，中組部國家“萬人計劃”青年拔尖人才項目，北京市科委計劃項目等的資金支持。同時，感謝論文合作者中國科學(xué)院物理研究所谷林研究員做的透射電鏡表征，感謝吉林大學(xué)呂中元教授和劉鴻博士做的理論模擬。

(1) Lee, K. J.; Yoon, J.; Lahann, J. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2011,16, 195. doi: 10.1016/j.cocis.2010.11.004

(2) Ma, G. H.; Su, Z. G. Polymer Microsphere Materials; Chemical Industry Press: Beijing, 2005. [馬光輝, 蘇志國. 高分子微球材料.北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.]

(3) Okubo, M.; Fujibayashi, T.; Yamada, M.; Minami, H. Colloid Polym.Sci. 2005, 283, 1041. doi: 10.1007/s00396-004-1240-y

(4) Kim, J. W.; Larsen, R. J.; Weitz, D. A. Adv. Mater. 2007, 19, 2005.doi: 10.1002/adma.200602345

(5) Fan, J. B.; Song, Y.; Liu, H.; Lu, Z.; Zhang, F.; Liu, H.; Meng, J.; Gu,L.; Wang, S.; Jiang, L. Sci. Adv. 2017, 3, e1603203.doi: 10.1126/sciadv.1603203