封面文章|北京大学吕华：两性离子聚合物的研究进展

封面说明：背景中“双星体系”分别代表两性离子聚合物中的阴离子和阳离子。阴阳离子的同时存在使得两性离子聚合物不仅兼具离子型和中性聚合物的性质（如极强的亲水性、较好的生物相容性），而且表现出某些独特特征（如“反聚电解质效应”）。正是由于这些优异的性能，两性离子聚合物被广泛应用于防污涂层、蛋白质改性、药物递送及膜分离材料等多个领域。科研工作者对于两性离子聚合物的探究（如拓宽种类、构效关系、作用机理、应用前景等）正如人类对宇宙奥秘的探索一样永不止步。两性离子聚合物是一类整体呈电中性，且在同一单体侧链上同时含有阴、阳离子基团的聚电解质。由于阴阳离子的存在使得两性离子聚合物具有极高的亲水性，被认为是聚乙二醇的一种理想替代物。迄今为止，两性离子聚合物在防污涂层、蛋白质改性、药物递送、膜分离材料等多个领域展现出良好的应用前景。 两性离子聚合物自身超强的亲水性使其能够在材料表面形成致密的水化层，从而有效阻碍蛋白质、血小板、细胞、微生物等在医用材料表面的非特异性吸附（防污涂层），防污效果可达到100%。另外，利用两性离子聚合物对酶类和蛋白质类药物（如酶、胰岛素、干扰素等）进行修饰，可有效延长药物蛋白在体内的循环时间并降低其免疫原性。并且两性离子聚合物还可以通过增强酶与底物之间的疏水作用来提高两者之间的亲和力，进而提高酶的活性。此外，两性离子聚合物的优异防污性能和生物相容性使其成为一种重要的纳米药物载体。两性离子的修饰不仅能够增加载药体系的溶解性和稳定性，还能降低或克服“加快血液清除”(ABC) 现象的发生。另一方面，在分离膜（污水处理、海水淡化、血液透析等）中引入两性离子聚合物可有效提高膜表面的耐污染性，保持较高的水通量和选择性，延长使用寿命。

两性离子聚合物还在医疗诊断、生物传感器、石油工业、电池电极、结晶控制等众多研究领域有着广泛应用。未来，在拓宽两性离子聚合物种类和应用领域的基础上，可从以下几个方面进行考虑：（1）进一步探讨两性离子聚合物的构效关系及作用机理，如离子种类、离子间间距、亲疏水性、主链结构等对材料性能的影响；（2）简化合成工艺，降低两性离子聚合物的制备成本；（3）合成结构精确的两性离子聚合物。通过与其他不同性质材料相结合，制备性能优异且能满足多种需求的复合材料。北京大学化学与分子工程学院吕华课题组的研究工作主要致力于氨基酸单体的可控开环聚合、聚氨基酸等生态高分子材料以及蛋白质-高分子偶联物等，在J. Am. Chem., ACS Cent. Sci., Adv. Funct. Mater., Biomaterials, ACS Appl. Mater. Interfaces, ACS Macro Lett., Chem. Commun.等期刊发表多篇文章。 上述工作发表在《功能高分子学报》2020年第1期（DOI：10.14133/j.cnki.1008-9357.20181210001），并作为期刊封面文章介绍。第一作者为北京大学化学与分子工程学院博士生闫树鹏，通讯作者为北京大学化学与分子工程学院张冲博士及吕华研究员。该研究工作获得了国家自然科学基金等资助。通讯作者简介:吕华，男，1983年出生。2006年于北京大学获学士学位，2011 年于美国伊利诺伊大学香槟分校获博士学位，2011 ~ 2014年在美国斯克里普斯研究所从事博士后研究。2014年任北京大学化学与分子工程学院研究员，曾获中国化学会青年化学奖（2017）、国家优秀青年科学基金（2017）、中国化学会高分子青年学者奖（2019）。研究方向为基于氨基酸单体的可控开环聚合、聚氨基酸等生态高分子材料及蛋白质-高分子偶联物等。

　　来源：功能高分子学报 推荐

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