今天给大家推荐的是最近发表于Biomacromolecules的一篇文章，题为“Tunable LCST/UCST-Type Polypeptoids and Their Structure−Property Relationship”，通讯作者为青岛科技大学孙静教授。

图1. 不同侧链聚类肽拥有不同的LCST/UCST性质

热响应性聚合物因其在纳米技术和生物技术领域广泛的应用而获得了相当的关注。一般来说, 热响应性聚合物上升或降低温度表现出可逆相变从可溶状态到不溶状态，具有最低临界溶解温度（lower critical solution temperature，LCST）或最高临界溶解温度（upper critical solution temperature，UCST）。本文报道了一种简便的合成LCST/UCST这两种类型化合物的方法。在同一聚类肽主链，通过侧链的改变，调节聚合物的性质，赋予他们不同的LCST或者UCST性质（图1），并对结构性质关系进行了探究。

图2. 烷基侧链和EG侧链聚类肽的合成

作者合成了一系列NNCA，即N上取代基为烯丙基（NAG-NCA）、丁基（NBG-NCA）、己基（NHG-NCA）、辛基（NOG-NCA）的不同NCA，通过开环聚合获得不同侧链的聚类肽（图2）。

图3. 烷基侧链与LCST的调控

烷基侧链聚类肽通过不同类型的NCA（C4、C6、C8）对其进行调节，与NAG-NCA混聚再与巯基乙胺或巯基乙酸进行thiol-ene反应引入氨基或者羧基，其比例可根据聚合时两种NCA投料比进行控制。两种NCA混聚后，侧链接枝氨基时，聚合物表现为具有LCST。作者发现在pH = 9.8，聚合物浓度为2 mg/mL时，随着烷基链碳数目的增多，其浊点（cloud point，CP）降低；随着烷基链NCA比例的增加，其浊点降低。因为疏水性的增强带来溶解度的下降。并且这类材料可以将浊点控制在接近生理温度，期望能具有很好的生物应用。例如，PNAG₄₁-r-PNHG₂₁-NH₂，其浊点在38.6 ℃。并且作者发现PNAG₄₂-r-PNHG₁₀-NH₂在pH大于13则始终浑浊，小于9.5则始终澄清，均没有LCST；在此pH范围内，随着pH的升高浊点降低，应该是与侧链氨基去质子化程度改变相关。

图4. 烷基侧链与UCST的调控

将烷基侧链NCA与烯丙基NCA混聚，接枝羧基时，该体系可以获得在甲醇中具有UCST的聚合物。提高聚合物浓度能够提高浊点，或者增大烷基侧链NCA比例也能提高浊点。

图5. EG侧链与UCST的调控

当完全使用烯丙基NCA进行聚合，通过thiol-ene反应引入亲水性的EG侧链时，同时接枝巯基乙胺则获得水溶性聚合物；同时接枝巯基乙酸则可获得在水中拥有UCST的聚合物。此时UCST现象在偏酸性的体系中可观察到，表现为pH依赖。通过控制接枝的EG与COOH比例可以调控产生UCST的pH，羧基越多该pH越低。

综上，作者通过侧链的改变，在同一聚类肽主链上实现了对LCST/UCST两种类型聚合物的调控，并将可调相变温度控制在29-55 ℃范围内。特别是含羧基的聚类肽在水和甲醇中都可以很好地调节UCST，而之前的聚合物UCST多在有机溶剂或水与有机的混合溶剂中体现，这使所得聚合物有益于实际的应用。

作者：HYL 审校： WH

DOI: 10.1021/acs.biomac.0c01177

Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.0c01177