香港理工大学Adv.Mater.:用于电压控制分子释放的共轭聚合物

Andy 7年前 (2017-07-20) 4082浏览

【引言】

在生物应用领域中，共轭聚合物是一种极具吸引力的材料。这是因为它具备柔韧，高生物相容性，高性价比，可溶液加工，可电子/离子导电等一系列优异的特性。而其中最让人们感兴趣的是共轭聚合物通过有机电子离子泵在药物控制释放领域的应用。但是这一操作的局限在于有机电子离子泵需要较高的工作电压，并且其运输效率十分有限。基于此，一种用于电压控制分子释放的新型共轭聚合物较好地解决了上述问题。

【成果简介】

近日，来自香港理工大学的严锋教授和英国爱丁堡大学的Xianfeng Chen博士（共同通讯作者）等人在Adv.Mater.期刊上发表了一篇题为“Conjugated Polymer for Voltage-Controlled Release of Molecules”的文章，文章报道了一种可以低电压控制分子释放的新型有机器件，而这种装置正是基于聚（3-己基噻吩）共轭高分子研发的。通过调整所施加的电压的持续时间，可以很精确地控制分子的释放速率。这种有机器件有望在可控药物传递领域大显身手。

【图文导读】

图1 药物释放装置的设计

A）基于P3HT（聚（3-己基噻吩））/PVA（聚乙烯醇）/ITO多层次开发的在水溶液中操作的装置的原理图（左）和剖视图（右）；

B）在电化学氧化前后，通过施加在底部ITO电极上的偏置电压所测量到的P3HT膜上的水接触角。

图2 通过偏压控制有机器件的分子释放

A，B）不同时间下，在PBS（磷酸盐缓冲盐水）溶液中FSA（C20H10Na2O5,Mw=376.28gmol-1）和罗丹明6G（C28H30N2O3∙HCl,Mw=479.02gmol-1）的紫外-可见吸收光谱；

C）不同分子量的分子在偏压作用前后的时间依赖性；

D）中性P3HT薄膜的示意图，该薄膜是疏水的，不溶于水溶液；

E，F）小分子（FSA）能够渗透氧化P3HT薄膜；而大分子（伊文氏蓝）却不行。

图3 有机器件的可切换分子释放

A）PBS溶液中的FSA在偏压前后的紫外-可见吸收光谱；

B）释放的FSA（左轴）的浓度作为施加偏置电压时的时间的函数（右轴）；

C）P3HT膜的电压控制渗透率和可切换分子释放示意图。

图4 药物释放的远程控制

A）由移动电话和蓝牙控制的有机装置的分子释放示意图；

B）偏置电压施加前后顺铂释放于PBS溶液中的紫外-可见吸收光谱；

C）不同浓度下顺铂溶液的光吸收光谱；

D）峰值强度与浓度的校准曲线；

E）移动电话控制的缓释顺铂的释放时间对癌细胞(MCF-7)存活率的影响。

【小结】

研究人员观察到P3HT膜在水溶液中的渗透性可以通过低偏置电压进行首次调整；而基于此，他们设计并制备了用于电压控制释放不同分子的新型有机器件。该设备已成功应用于释放抗癌药物顺铂，即通过遥控操作来抑制癌细胞的生长。通过控制施加在装置上的偏置电压，用手机就能方便地打开和关闭释放过程。今后，这种低成本和一次性有机生物电子器件将广泛应用于生物系统中的受控和尺寸选择性药物输送。

文献链接：Conjugated Polymer for Voltage-Controlled Release of Molecules（Adv.Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201701733）

本文由材料人编辑部高分子小组Andy提供，材料牛编辑整理。

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