多功能可切换氨基酸衍生聚合物纳米材料的构建及其在智能窗与靶向递送中的应用

为应对建筑能耗中窗户热效率低下的全球性难题，印度理工学院研究人员通过S- dots介导的光诱导RDRP技术，设计出具有pH/温度双重响应的PDMAEMA15 -b -PHisMAM10 嵌段共聚物。该材料不仅实现透明-不透明动态切换的智能窗应用，其超低临界聚集浓度(CAC)特性更在丙烯酸酯乳液聚合中展现卓越乳化性能，同时为靶向给药和生物传感提供新策略，推动生物医学与能源技术的协同发展。

　　

在全球建筑能耗占比高达40%、窗户热损失严重的背景下，传统聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)智能窗材料面临热稳定性差、机械强度不足等瓶颈。与此同时，传统乳化剂存在环境毒性大、适用pH范围窄等问题。印度理工学院的研究团队创新性地将氨基酸引入聚合物设计，开发出具有环境适应性的多功能纳米材料，相关成果发表于《European Polymer Journal》。

研究采用S-量子点(S-dots)辅助紫外光引发可逆失活自由基聚合(photoRDRP)技术，合成组氨酸衍生的PDMAEMA₁₅
-b
-PHisMAM₁₀
双亲水嵌段共聚物(DHBCs)。通过动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)和荧光探针法系统表征其自组装行为，并应用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)乳液聚合实验。

Experimental
研究团队以L-组氨酸和甲基丙烯酰氯为原料合成组氨酸甲基丙烯酰胺(HisMAM)单体，在Me₆
TREN配体存在下，通过EBiB引发剂实现可控聚合。关键创新在于采用CdSe/ZnS核壳量子点(S-dots)作为光催化剂，在365 nm紫外光下实现精准的分子量控制。

Results and discussion
该双响应材料在pH 7.4、25°C时形成粒径约85 nm的核壳胶束，其LCST(最低临界溶解温度)可通过pH调节在32-45°C范围内精确调控。作为智能窗材料时，在20-50°C区间展现高达78%的太阳光调制能力，远超PNIPAM基材料(约60%)。在乳化性能方面，其CAC值低至0.008 mg/mL，成功稳定MMA乳液达14天以上，且形成的乳胶粒子粒径分布均匀(PDI<0.2)。

Conclusions
这项工作突破性地将氨基酸响应单元与刺激响应聚合物结合，开发的PDMAEMA-b
-PHisMAM不仅解决传统智能窗材料的环境适应性难题，其独特的"一材多用"特性更实现从能源调控到生物医学应用的跨越。该材料在药物控释方面展现pH/温度双重门控效应，其组氨酸残基的咪唑基团更为靶向递送提供分子识别位点，为发展下一代智能材料提供新范式。

研究同时揭示这类氨基酸衍生聚合物的特殊优势：组氨酸段在生理pH下质子化程度变化赋予材料动态自组装能力，而DMAEMA段的温度响应性与传统PNIPAM相当但具有更优的环境稳定性。这种协同效应使得材料在25-37°C生理温度区间呈现梯度相变行为，特别适合需要精确调控的药物缓释系统。

Funding Sources
印度生物技术部(BT/PR48814/MED/32/836/2023)的资助支持凸显该研究在国家能源战略与健康医疗领域的双重价值。中央仪器平台的支撑也体现多学科交叉研究特色。

这项研究的重要意义在于：首次将组氨酸的生物相容性与合成聚合物的可设计性相结合，创造出兼具环境友好和多重响应特性的智能平台材料。其技术路线为开发新一代非氟化乳化剂提供模板，同时拓展了刺激响应聚合物在能源-生物医学跨界应用的可能性。