油核-聚阳离子纳米胶囊作为多功能水分散光反应器的设计与性能研究

本研究针对疏水环境有机反应在水相介质中高效进行的难题，通过衍生化聚烯丙胺盐酸盐(PAH)构建两亲性聚阳离子库，系统探究了其稳定油核-壳纳米胶囊的能力。结果表明C12侧链聚合物可形成壳厚～4 nm、流体力学直径150-350 nm的稳定胶囊(≥1年)，并成功实现苝模型光氧化反应，为绿色化学提供了新型水分散光反应器平台。

　　

研究背景与意义
在合成生物学和绿色化学领域，疏水性有机反应常面临水相介质效率低下的瓶颈。传统解决方案如聚合物囊泡、树枝状大分子等虽能构建油水界面，但存在稳定性差、需要辅助表面活性剂等问题。波兰国家科学中心与德国锡根大学合作团队在《European Polymer Journal》发表研究，通过精确设计聚烯丙胺盐酸盐(poly(allylamine hydrochloride), PAH)衍生物，开发出兼具长期稳定性与高效反应容载能力的纳米胶囊系统。

关键技术方法
研究采用超声辅助乳化法构建纳米胶囊，通过核磁共振表征季铵盐基团与烷基侧链(C8/C12)的取代度(degree of substitution, DS)。多模态光谱技术测定壳层厚度(～4 nm)和流体力学直径(150-350 nm)，荧光光谱验证苝(perylene)光氧化反应效率。

研究结果
Materials
选用分子量17,500 g mol^-1的PAH为基质，通过环氧烷烃(C8/C12)和缩水甘油基三甲基氯化铵(glycidyltrimethylammonium chloride, GTMAC)衍生化。

Synthesis and characterization of amphiphilic polymers
PAH经两步修饰获得不同电荷密度(5-16 mol%)和烷基链长的两亲性聚电解质。C12侧链聚合物形成的胶囊在橄榄油、十六烷等疏水核中展现优异稳定性(>1年)，而C8体系稳定性较差。

Conclusions

1. C12侧链聚合物构建的纳米胶囊壳厚恒定(～4 nm)，尺寸与油核组成相关；
2. 季铵盐基团增强体系对pH/离子强度的耐受性；
3. 苝光氧化反应证实纳米反应器可维持高局部浓度，反应效率提升。

重要意义
该研究首次建立PAH衍生物结构与纳米胶囊性能的定量关系，无需交联或辅助表面活性剂即可获得稳定体系。为疏水药物递送和环境修复提供新思路，其"分子锚定"机制(疏水侧链嵌入油核+亲电晕稳定)突破传统乳液限制。德国科学基金会(DFG)资助的微纳分析平台(MNaF)为表征提供保障，开放式获取(Projekt DEAL)促进学术共享。