香港理工大學Adv.Mater.:用于電壓控制分子釋放的共軛聚合物

Andy 6年前 (2017-07-20) 3380瀏覽

【引言】

在生物應用領域中，共軛聚合物是一種極具吸引力的材料。這是因為它具備柔韌，高生物相容性，高性價比，可溶液加工，可電子/離子導電等一系列優異的特性。而其中最讓人們感興趣的是共軛聚合物通過有機電子離子泵在藥物控制釋放領域的應用。但是這一操作的局限在于有機電子離子泵需要較高的工作電壓，并且其運輸效率十分有限。基于此，一種用于電壓控制分子釋放的新型共軛聚合物較好地解決了上述問題。

【成果簡介】

近日，來自香港理工大學的嚴鋒教授和英國愛丁堡大學的Xianfeng Chen博士（共同通訊作者）等人在Adv.Mater.期刊上發表了一篇題為“Conjugated Polymer for Voltage-Controlled Release of Molecules”的文章，文章報道了一種可以低電壓控制分子釋放的新型有機器件，而這種裝置正是基于聚（3-己基噻吩）共軛高分子研發的。通過調整所施加的電壓的持續時間，可以很精確地控制分子的釋放速率。這種有機器件有望在可控藥物傳遞領域大顯身手。

【圖文導讀】

圖1 藥物釋放裝置的設計

A）基于P3HT（聚（3-己基噻吩））/PVA（聚乙烯醇）/ITO多層次開發的在水溶液中操作的裝置的原理圖（左）和剖視圖（右）；

B）在電化學氧化前后，通過施加在底部ITO電極上的偏置電壓所測量到的P3HT膜上的水接觸角。

圖2 通過偏壓控制有機器件的分子釋放

A，B）不同時間下，在PBS（磷酸鹽緩沖鹽水）溶液中FSA（C20H10Na2O5,Mw=376.28gmol-1）和羅丹明6G（C28H30N2O3?HCl,Mw=479.02gmol-1）的紫外-可見吸收光譜；

C）不同分子量的分子在偏壓作用前后的時間依賴性；

D）中性P3HT薄膜的示意圖，該薄膜是疏水的，不溶于水溶液；

E，F）小分子（FSA）能夠滲透氧化P3HT薄膜；而大分子（伊文氏藍）卻不行。

圖3 有機器件的可切換分子釋放

A）PBS溶液中的FSA在偏壓前后的紫外-可見吸收光譜；

B）釋放的FSA（左軸）的濃度作為施加偏置電壓時的時間的函數（右軸）；

C）P3HT膜的電壓控制滲透率和可切換分子釋放示意圖。

圖4 藥物釋放的遠程控制

A）由移動電話和藍牙控制的有機裝置的分子釋放示意圖；

B）偏置電壓施加前后順鉑釋放于PBS溶液中的紫外-可見吸收光譜；

C）不同濃度下順鉑溶液的光吸收光譜；

D）峰值強度與濃度的校準曲線；

E）移動電話控制的緩釋順鉑的釋放時間對癌細胞(MCF-7)存活率的影響。

【小結】

研究人員觀察到P3HT膜在水溶液中的滲透性可以通過低偏置電壓進行首次調整；而基于此，他們設計并制備了用于電壓控制釋放不同分子的新型有機器件。該設備已成功應用于釋放抗癌藥物順鉑，即通過遙控操作來抑制癌細胞的生長。通過控制施加在裝置上的偏置電壓，用手機就能方便地打開和關閉釋放過程。今后，這種低成本和一次性有機生物電子器件將廣泛應用于生物系統中的受控和尺寸選擇性藥物輸送。

文獻鏈接：Conjugated Polymer for Voltage-Controlled Release of Molecules（Adv.Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201701733）

本文由材料人編輯部高分子小組Andy提供，材料牛編輯整理。

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