Angew. Chem. Int. Ed.报道了课题组在超分子自组装方面的最新进展

Angew. Chem. Int. Ed.：超分子“豌豆荚”！

“我们能推动化学自组装走多远?”是Science杂志选出的125个重要科学问题之一。自组装是创造新物质、构筑新结构和探索新功能的重要方法。聚合物作为一类重要的组装基元，其制备和自组装行为已有广泛研究。然而，如何构筑具有新颖拓扑结构的聚合物并获得具有独特自组装行为的自组装体系依然充满挑战。得益于超分子化学的发展，通过非共价方法构筑具有复杂结构的超分子聚合物并研究其独特的自组装行为越来越受到人们的关注。

鉴于此，上海交通大学周永丰教授团队、麦亦勇教授团队与华东理工大学林绍梁教授团队合作，以偶氮苯功能化的超支化聚（3-乙基-3-羟甲基环氧丁烷）-star-聚环氧乙烷（HBPO-star-PEO-AZO，简写为HSP-AZO）和基于β-环糊精的超支化聚甘油（CD-g-HPG）为构筑基元，在水溶液中通过AZO和CD的主客体识别作用构筑了一种以HSP-AZO为“行星”，CD-g-HPG为“卫星”的“行星-卫星”状超分子巨聚体结构（Supramolecular Megamer），该结构在水溶液中表现出独特的多级自组装行为，并最终形成有趣的一维“豌豆荚”状组装体；该组装体以微管为“豆荚”，封装在管子内部的小囊泡为“豌豆”，如图1所示。

图1. （a）HSP-AZO和CD-g-HPG的化学结构；（b）Supramolecular Megamer的形成和自组装过程示意图；（c-e）超分子“豌豆荚”的显微镜照片（c,d）和扫描电镜照片（e）。

显微镜实时跟踪观察发现：“豌豆荚”的形成经历了从Vesicle→Vesosome→Vesosome Multimer→Vesosome Chain→Bamboo-like Structure→Supramolecular Peapod的多级自组装过程，如图2所示。Supramolecular Megamer在水溶液中首先形成具有双层结构的囊泡；接着转变为大囊泡嵌套小囊泡的Vesosome结构；随后，Vesosome之间线性缔合，形成Vesosome多聚体并逐渐演变成链状结构；随着相邻Veosome外膜沿链方向逐渐融合，链状结构转变成隔断的“竹子”状结构，而Vesosome中的小囊泡则封装在了竹腔内；最后，相邻竹腔之间的隔膜逐渐消失，形成“豌豆荚”状的结构。