华东师大刘少华团队 Nano Lett.：新型有序、超大、双连续介孔聚吡咯材料的合成及其用于蛋白的选择性包覆和可控释放

最近，来自 华东师范大学的刘少华 和上海交通大学的刘尽尧、上海科技大学的马延航 等团队合作，利用 两亲 性 嵌段聚合物自组装聚集体作为模板 ， 制备出一种前所未有的 有序 超 大 介孔、双连续立方结构的 聚吡咯 材料（ mPPy-cs ） ，其孔径可达 4 5  nm ，比表面积 69.5 m ²  g ^–1 。此外，该材料也 具有可调节 的 表面电荷和对 pH 值敏感的独特特性 ，从而可用于蛋白的选择性包覆和可控释放（图 1 ）。

图 1  有序大介孔聚吡咯用于蛋白的选择包覆和可控释放示意图

mPPy-cs 的合成策略如图 2 所示， 首先将 自制 的嵌段聚合物（聚苯乙烯 - b - 聚环氧乙烯， PS- b -PEO ） 溶解在混合溶剂中，控制条件使其自组装，形成体心立方结构（ ）聚集体（ P C s ），随后向胶束溶液中加入吡咯单体，借助于氢键作用使其和胶束共组装，引发聚合并去掉模板，最终得到具有简单立方结构（ ）的超大介孔聚吡咯（ m PP y-cs ）。

图 2  有序大介孔聚吡咯的合成示意图

制备的 m PP y-cs 尺寸约为 4 ± 1  μm ，孔径约为 4 5  nm  （图 3 ）通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜可以看到 m PP y-cs 的表面和内部都分布有序的大介孔。小角 X 射线散射（ S AXS ）结果也表明 m PP y-cs 的有序介孔结构。

考虑到聚吡咯的超大孔结构以及其在不同 p H 下的带电情况不同，他们也尝试开发其用于生物大分子的 选择性包覆和可控释放 性能。研究表明，在 pH 为 9 .2 的时候，该材料可以有效的吸附牛血清白蛋白（ B SA ），而同样条件下对于免疫球蛋白 G （ IgG ）吸附量很低，从而实现两种蛋白质的分离。进一步地，当 pH 从 9 .2 降到 3 .3 的时候，该材料又可以快速释放所吸附的 B SA  （图 5 ）。

该工作成功地开发出一种双连续的超大介孔导电聚合物材料，并对生物大分子的智能化响应性进行了初步探索，从而为开发其他的孔径可调的大孔聚合物及类似功能材料提供一定的参考。论文以“ Polypyrrole Cubosomes with Ordered Ultralarge Mesopore for Controllable Encapsulation and Release of Albumin ”为题，发表在《 Nano  L etters 》上。文章的第一作者分别来自华东师范大学的博士研究生 吴勇 、 崔静 博士、上海科技大学的博士研究生 凌旸 以及上海交通大学的博士研究生 王馨悦 。该文章得到了国家自然科学基金（ 51773062 和 61831021 ）以及上海科技计划项目（ 21DZ2260400 ）的支持。