辽宁石油化工大学新能源与新材料学院韩媛媛、崔杰老师在嵌段共聚物刺激响应自组装模拟研究方面取得新进展。研究采用Monte Carlo模拟，提出组分转变的全新策略，依托外界刺激诱导ABA三嵌段共聚物发生组分变化，制备传统自组装手段难以得到的多间隔型有序聚集体。相关成果以《组分转变诱导ABA三嵌段共聚物有序聚集体多间隔结构形成的Monte Carlo模拟》为题发表于《高分子学报》。辽宁石油化工大学为第一署名单位，赵瑞晓为论文第一作者，韩媛媛、崔杰为通讯联系人。
多间隔型聚合物聚集体在药物递送、选择性催化、纳米医学等领域具备重要应用前景。传统方案多依靠ABC三组分嵌段共聚物从均匀溶液出发自组装制备复杂聚集体，但分子链结构复杂，想要获得形貌、微相结构精准可控的多间隔组装体存在很大难度，部分特殊结构在常规条件下难以生成。如何开发简便可控的新路径，获得结构丰富的多间隔有序聚集体，是高分子自组装领域亟待解决的问题。
研究团队以ABA三嵌段共聚物形成的长棒状胶束、囊泡两种经典有序聚集体作为初始态，通过模拟外界刺激，使体系中部分B嵌段转变为C嵌段，体系转变为ABA/ACA共混体系。依靠调控B、C嵌段之间的不相容性以及体系演化时间，在原有组装体基础上实现内部微相重构。
图1 ABA三嵌段共聚物自组装所形成的棒状胶束（a）和囊泡（b）；组分转变后棒状胶束演化形成的多间隔型棒状胶束（a1）-（a4）；组分转变后囊泡演化形成的多间隔型囊泡（b1）-（b4）
通过该组分转变策略，棒状胶束体系可以得到节状蠕虫、汉堡型、Janus型棒状胶束；囊泡体系能够得到蛹状囊泡、垒球状囊泡、Janus型囊泡、哑铃型囊泡等多种新颖多间隔组装结构。部分结构，如节状蠕虫、蛹状囊泡，采用传统从均匀溶液出发的自组装方式很难得到。模拟结果证实，高分子组装体系存在显著的初始态（路径）依赖性：以有序态作为演化起点，与从无序均匀溶液出发，最终得到的组装体形貌存在巨大差异。
图2 分别以棒状胶束（a）和囊泡（b）为初始态，组分转变诱导体系形貌结构的演化
研究对比不同不相容参数下胶束、囊泡的动力学演化全过程，统计B‑C嵌段接触数、疏水组分‑溶剂接触数等物理量，揭示了组分转变后聚集体内部相分离的微观机制。当B、C嵌段不相容性较弱时，聚集体大体形貌保留，内部发生规整微相分离；不相容性过高时，则会发生宏观相分离，原有组装体解体，生成独立的单组分聚集体。
该工作不依赖复杂的三组分分子链合成，借助刺激响应诱导组分转变，在已有有序组装体基础上实现结构再造，拓展了多间隔胶束、囊泡的制备思路，为实验上设计可用于药物载体、纳米反应器的复杂高分子组装体提供理论参考。
研究成果详见《高分子学报》期刊：DOI：10.11777/j.issn1000-3304.2025.25261。（撰稿人：韩媛媛 校对人：赵桂艳 审稿人：胡跃鑫）
