纳米螺旋管（多肽均聚物及其嵌段共聚物自组合成）

纳米螺旋管因其独特的几何形状和特性而备受关注，例如用作纳米反应器或作为功能结构、光电特性和潜在生物应用的通用模板。然而目前这种环面螺旋的结构合成却鲜有报道，通过聚合物的自组装可以实现各种纳米结构的构建，包括球体、圆柱体、囊泡和圆盘等结构。

一种含有多肽均聚物及其嵌段共聚物的二元体系，并且采用选择性沉淀法可以使该体系在溶液中分层级地自组装成均匀的纳米螺旋管。该体系由聚（γ-苄基-L-谷氨酸酯）均聚物（PBLG）和PBLG-聚乙二醇的嵌段共聚物（PBLG-b-PEG）组成，并通过连续的两步反应过程自组装成纳米螺旋管。**溶液中的PBLG均聚物聚集成纤维状，并进一步卷绕成类似于DNA链的环状凝结。接着PBLG-b-PEG嵌段共聚物会在环状的PBLG均聚物上进行自组装形成螺旋状的表面图案，得到纳米螺旋管。

图文导读：

图1. 螺旋状的纳米螺旋管从聚合物的混合物体系中自组装而成。从PBLG78-b-PEG45/PBLG3744（下标表示每一段的聚合度）混合物中自组装的螺旋状纳米螺旋管的a)SEM图像、b) TEM图像和c) AFM图像。图a)中的插图显示出了纳米螺旋管的结构，图b)中的插图显示出了具有代表性的放大图像，图c)中的插图显示出了沿白线的AFM高度剖面。d)在水溶液中的纳米螺旋管的表观水力半径（Rh）分布（90°的散射角）。其中PBLG78-b-PEG45/PBLG3744混合物中嵌段共聚物的重量分数为0.5。图中比例尺为400 nm。

图2. 螺旋状纳米螺旋管的结构。不同的fPBLG-b-PEG值a) 0.8、b) 0.6、c) 0.2、d) 0的PBLG-b-PEG/PBLG在聚集自组装时的SEM图像，插图显示出了聚集自组装的图像。e) 通过两步自组装方法合成纳米螺旋管的原理图。f) 由PBLG均聚物在步骤一水含量为10.0 vol%时组装而成的平面螺旋管的SEM图像。插图展示了通过两步自组装实验由PBLG-b-PEG/PBLG混合物组装而成的纳米螺旋管的SEM图像。g) 由PBDG82-b-PEG45/PBLG3744混合物自组装的纳米螺旋管的SEM图像。插图显示了代表性的放大图像和纳米螺旋管的结构，比例尺为400 nm。

图3. 均聚物PBLG形成螺旋管的过程。在不同的含水量时a) 4.7 vol%、b) 4.9 vol%、c) 5.0 vol%、d) 6.0 vol% 从PBLG3744均聚物中聚集自组装的螺旋管SEM图像，其中的插图显示了相应的聚合体的形态。比例尺为300 nm。e) 从PBLG3744均聚物中聚集组装成的聚合体的水力半径Rh分布随含水量的变化。

图4. 螺旋管形成的BD模拟。a) 模拟中PBLG3744的粗粒度模型，记为R50。在εRR = εPP = 5.0ε时得到的**螺旋管的b) 俯视图和c) 横断面图。d) 均聚物螺旋管在不同模拟时间形成过程的模拟快照。

本文提出了一种由含有PBLG-b-PEG嵌段共聚物和PBLG均聚物的二元体系自组装成具有螺旋表面图案的均匀纳米螺旋管的合成方法。PBLG均聚物形成的纤维结构卷积构成环状的模板，PBLG-b-PEG嵌段共聚物进而通过自组装过程在环状模板上形成螺旋状的表面图案，并且螺旋环的形成表现出层次性。此外，表面螺旋图案的手性可以通过多肽的嵌段共聚物的手性来控制。