非典型自组装：表面活性剂/助表面活性剂混合体系通过SANS与cryo-TEM联用揭示的新型结构演化路径

本研究突破性地揭示了Tween-20/EHG混合体系在助表面活性剂调控下，通过小角中子散射(SANS)和冷冻透射电镜(cryo-TEM)技术发现其形成"扁球形胶束线性排列"的非经典组装路径，颠覆了传统packing parameter理论预测的球状-蠕虫状-层状相变路径，为化妆品和药物递送系统的配方设计提供了新思路。

　　

在胶体与界面科学领域，表面活性剂的自组装行为一直是基础研究的核心课题。传统认知中，根据Ninham提出的packing parameter（p=v_h
/a_h
L）理论，表面活性剂在助表面活性剂调控下会经历球形胶束→柱状胶束→层状相的连续相变过程。这一理论在过去50年指导了从洗发水到药物载体的无数配方设计。然而，德国柏林工业大学Michael Gradzielski团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表的研究，通过创新性地联用小角中子散射(SANS)和冷冻透射电镜(cryo-TEM)，首次报道了非离子表面活性剂Tween-20(Tw20)与2-乙基己基甘油醚(EHG)混合体系的非经典组装路径，挑战了这一传统认知。

研究团队选择Tw20/EHG体系具有特殊考量：Tw20具有高度亲水的聚氧乙烯(20EO)头基，倾向于形成高曲率结构；而EHG作为助表面活性剂则强烈偏好平面构型。这种"曲率冲突"使体系成为验证组装理论边界条件的理想模型。通过系统改变EHG浓度(0-350mM)，结合流变学、电导率、静态/动态光散射(SLS/DLS)、SANS和cryo-TEM等多尺度表征技术，研究人员捕捉到从胶束到双层结构的完整演化图谱。

在低EHG浓度区间(L₁
相)，SANS数据拟合显示Tw20形成扁球形胶束(axial ratio 1.6)，随EHG增加变得更扁(??减小)。令人惊讶的是，cryo-TEM直接观察到这些扁球胶束以"串珠"方式线性排列，而非传统预期的蠕虫状胶束。这种独特组装体仅产生低粘度(η≈10mPa·s)，与蠕虫状胶束的粘弹性形成鲜明对比。当EHG达113mM时，体系进入两相区，上层仍保持胶束组装体，下层出现囊泡结构。

进入L_α
相后(>133mM EHG)，SANS出现q^-2.1-2.5
散射特征，显示双层结构形成。但cryo-TEM发现此时体系处于"动态平衡态"：大囊泡与线性胶束组装体共存。这种混合态持续到EHG浓度达300mM才完全转变为多层囊泡，最终在352mM EHG时形成海绵(L₃
)相。这种渐进式转变被归因于Tw20头基的多分散性——不同EO链长的分子具有不同的曲率偏好，导致相变边界"模糊化"。

该研究的意义在于：首先，提出了"曲率分区"新机制解释扁球胶束的线性组装——EHG富集在胶束平面区域降低曲率，而Tw20大头基分布在边缘，通过最大化亲水壳层重叠体积驱动线性排列。其次，修正了packing parameter理论的适用范围，证明当表面活性剂与助表面活性剂的曲率偏好差异足够大时，可能产生全新的组装路径。这些发现为设计具有定制流变特性的化妆品、药物载体提供了新思路，特别是需要低粘度但长程有序的配方体系。

以色列理工学院Yeshayahu Talmon教授评价道："这项工作展示了尖端表征技术联用如何颠覆经典认知——没有cryo-TEM的直观验证，我们可能永远无法确信那些'蠕虫状'结构实际上是胶束的线性组装体。"该研究不仅拓展了胶体化学的基础理论，其揭示的"结构可编程性"原则更为智能材料设计开辟了新途径。