Zwitterion-Modified Nanogel Responding to Temperature and Ionic Strength: A Dissipative Particle Dynamics Simulation

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作者
Zhaohong Miao,Lanlan Qin,Zhaoxi Zhou,Meng Zhou,Heqing Fu,Li‐Zhi Zhang,Zhou Jian
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:39 (38): 13678-13687 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.3c01875
摘要

The self-assembly and stimuli-responsive properties of nanogel poly(n-isopropylacrylamide) (p(NIPAm)) and zwitterion-modified nanogel poly(n-isopropylacrylamide-co-sulfobetainemethacrylate) (p(NIPAm-co-SBMA)) were explored by dissipative particle dynamics simulations. Simulation results reveal that for both types of nanogel, it is beneficial to form spherical nanogels at polymer concentrations of 5-10%. When the chain length (L) elongates from 10 to 40, the sizes of the nanogels enlarge. As for the p(NIPAm) nanogel, it shows thermoresponsiveness; when it switches to the hydrophilic state, the nanogel swells, and vice versa. The zwitterion-modified nanogel p(NIPAm-co-SBMA) possesses thermoresponsiveness and ionic strength responsiveness concurrently. At 293 K, both hydrophilic p(NIPAm) and superhydrophilic polysulfobetaine methacrylate (pSBMA) could appear on the outer surface of the nanogel; however, at 318 K, superhydrophilic pSBMA is on the outer surface to cover the hydrophobic p(NIPAm) core. As the temperature rises, the nanogel shrinks and remains antifouling all through. The salt-responsive property can be reflected by the nanogel size; the volumes of the nanogels in saline systems are larger than those in salt-free systems as the ionic condition inhibits the shrinkage of the zwitterionic pSBMA. This work exhibits the temperature-responsive and salt-responsive behavior of zwitterion-modified-pNIPAm nanogels at the molecular level and provides guidance in antifouling nanogel design.
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