Reversibly Switching Bilayer Permeability and Release Modules of Photochromic Polymersomes Stabilized by Cooperative Noncovalent Interactions

聚合物囊泡 化学 双层 两亲性 高分子化学 非共价相互作用 小泡 共聚物 光化学 生物物理学 光致变色 磁导率 纳米技术 聚合物 分子 有机化学 生物化学 氢键 生物 材料科学
作者
Xiaorui Wang,Jinming Hu,Guhuan Liu,Jie Tian,Huijuan Wang,Ming Gong,Shiyong Liu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:137 (48): 15262-15275 被引量:281
标识
DOI:10.1021/jacs.5b10127
摘要

We report on the fabrication of photochromic polymersomes exhibiting photoswitchable and reversible bilayer permeability from newly designed poly(ethylene oxide)-b-PSPA (PEO-b-PSPA) diblock copolymers, where SPA is spiropyran (SP)-based monomer containing a unique carbamate linkage. Upon self-assembling into polymersomes, SP moieties within vesicle bilayers undergo reversible phototriggered isomerization between hydrophobic spiropyran (SP, λ2 > 450 nm irradiation) and zwitterionic merocyanine (MC, λ1 < 420 nm irradiation) states. For both SP and MC polymersomes, their microstructures are stabilized by multiple cooperative noncovalent interactions including hydrophobic, hydrogen bonding, π-π stacking, and paired electrostatic (zwitterionic) interactions, with the latter two types being exclusive for MC polymersomes. Control experiments using analogous block copolymers of hydrophobic SP monomer with a carbonate linkage (SPO) and conventional spiropyran methacrylate monomer (SPMA) containing a single ester functionality were then conducted, revealing that carbamate-incurred hydrogen bonding interactions in PEO-b-PSPA are crucial for polymersome stabilization in the zwitterionic MC state. Moreover, reversible phototriggered SP-to-MC polymersome transition is accompanied by membrane polarity and permeability switching from being nonimpermeable to selectively permeable toward noncharged, charged, and zwitterionic small molecule species below critical molar masses. Intriguingly, UV-actuated MC polymersomes possess two types of release modules: (1) sustained release upon short UV irradiation duration by taking advantage of the unexpectedly slow spontaneous MC-to-SP transition kinetics (t1/2 > 20 h) under dark conditions; (2) on-demand and switchable release under alternated UV-vis light irradiation. We further demonstrate photoswitchable spatiotemporal release of 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI, cell nuclei-staining dye) within living HeLa cells.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
青衫发布了新的文献求助10
刚刚
gdy201424完成签到,获得积分10
2秒前
Anatee完成签到,获得积分10
3秒前
dipsy完成签到,获得积分10
4秒前
李爱国应助王小小读文献采纳,获得20
5秒前
neurology完成签到,获得积分10
7秒前
虚拟的画板完成签到 ,获得积分10
7秒前
MoodMeed完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
快乐的忆安完成签到,获得积分10
9秒前
笨笨的蓝天完成签到,获得积分10
9秒前
Anastasiaaaa完成签到,获得积分10
9秒前
肝胆一把刀完成签到,获得积分10
9秒前
啊啊啊啊完成签到,获得积分10
10秒前
mzrrong完成签到 ,获得积分10
12秒前
neurology发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
HaojunWang完成签到,获得积分10
14秒前
hyjcnhyj发布了新的文献求助10
16秒前
舒适的采波完成签到,获得积分10
16秒前
三清小爷完成签到,获得积分10
21秒前
任性日记本完成签到 ,获得积分10
23秒前
蛋卷完成签到,获得积分10
24秒前
asdfghjkl发布了新的文献求助20
25秒前
36456657完成签到,获得积分0
26秒前
Rxtdj完成签到 ,获得积分10
28秒前
shouyu29发布了新的文献求助10
31秒前
开心的乐乐完成签到 ,获得积分10
32秒前
Guangquan_Zhang完成签到,获得积分10
33秒前
细腻怜翠完成签到 ,获得积分10
33秒前
33秒前
耍酷的冷雪完成签到,获得积分10
34秒前
溪泉完成签到,获得积分10
35秒前
加油少年完成签到,获得积分10
35秒前
35秒前
35秒前
倪好完成签到,获得积分10
35秒前
犹豫的若完成签到,获得积分10
36秒前
fffffffffllllll完成签到,获得积分10
41秒前
asdfghjkl完成签到,获得积分10
41秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Software that combines deep learning,3D reconstruction and CFD to analyze the state of carotid arteries from ultrasound imaging 600
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6497928
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8293962
关于积分的说明 17696398
捐赠科研通 5593729
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2917499
邀请新用户注册赠送积分活动 1894432
关于科研通互助平台的介绍 1754941