合成一种具有可调表面电荷和极性的两亲性聚合物，并利用该聚合物制备水溶性纳米颗粒

《Advanced Synthesis & Catalysis》：Synthesis of an Amphiphilic Polymer With Adjustable Surface Charge and Polarity and its Use for Obtaining Water-Soluble Nanoparticles

　　两亲性共聚物通过调节氨基与羧酸基团比例实现表面电荷从负到正的连续调控，并成功封装量子点。研究证明不同电荷的聚合物涂层在pH 5-9和0.5 M NaCl条件下均保持胶体稳定性，且量子点核心尺寸未受影响。

　　
该研究聚焦于通过化学修饰调控聚合物表面电荷特性，并验证其对纳米颗粒（量子点，QDs）稳定性的影响。研究以聚异丁烯-交替-马来酸酐（PMA）为骨架，通过引入不同比例的二甲基丙胺（DMAPA）和十二烷胺（DDA）合成一系列两亲性共聚物，实现表面电荷从负到正的连续可调。该策略的核心在于利用PMA的马来酸酐环开环生成羧酸基团，而DMAPA的氨基在酸性条件下质子化形成正电荷，从而通过分子设计精准调控表面电荷。

在实验设计上，研究团队采用CdSe/CdS核壳量子点作为模型体系，其核心尺寸稳定在5.0±0.4 nm，并通过红外光谱（FTIR）和热重分析（TGA）确认了聚合物修饰的结构特征。关键突破在于将传统单一电荷的聚合物扩展为电荷可逆体系：当DMAPA与DDA比例达到1:1时，涂层呈现两亲性平衡；当DMAPA占比超过50%时，氨基质子化形成的正电荷使整体表面电势转向碱性环境。这种设计规避了更换聚合物骨架的复杂性，通过单一母体材料实现电荷调控，显著降低多参数干扰。

电荷调控对胶体稳定性的影响是研究的核心验证部分。通过动态光散射（DLS）和荧光相关光谱（FCS）监测发现，所有聚合物修饰的QDs在pH5-9、0.5M NaCl条件下均保持粒径分布稳定（标准差<5%），其水力直径波动范围控制在±8 nm以内。值得注意的是，高负电位的PMA-DDA0.75-DMAPA0涂层在酸性条件（pH3.3）下仍能维持稳定，而正电位的PMA-DDA0.25-DMAPA0.75涂层在碱性环境（pH9）中同样表现出优异稳定性，这归因于两亲性共聚物在界面的自组装行为。

表面电荷的pH响应特性进一步揭示了其应用潜力。当DMAPA含量为25%时（PMA-DDA0.5-DMAPA0.25），在pH7时表面电势接近零，形成天然两亲界面；当DMAPA含量提升至75%时（PMA-DDA0.25-DMAPA0.75），在pH3.3下电势达到+25 mV，而在pH9时下降至+8 mV，这种可逆性电荷特性为pH响应型纳米药物载体开发提供了新思路。研究还通过接触角测量证实，不同电荷状态的涂层对水润湿性的影响显著（接触角范围38°-52°），这可能与表面极性基团的分布密度相关。

该方法的创新性体现在三个方面：首先，建立了从聚合物合成到纳米包覆的完整工艺链，涵盖THF无水反应、水相分散及超速离心纯化等关键步骤；其次，通过双功能单体（DMAPA）与单功能单体（DDA）的配比调节，实现了电荷密度和极性基团比例的精准控制；最后，开发了基于同一聚合物骨架的系列化表面修饰策略，避免了不同聚合物体系间的参数交叉干扰。

在应用层面，研究展示了这种电荷调控策略在生物医学领域的广阔前景。例如，通过调整涂层中DMAPA的比例，可在中性pH下实现从负电到正电的连续电荷切换，这种特性对靶向递送系统尤为重要——在酸性肿瘤微环境中可释放正电性载体，而在中性或碱性组织环境中则保持负电性，从而增强药物递送效率。此外，稳定的胶体特性（在0.5M NaCl中粒径变化<3%）表明该体系适用于高盐环境，这对体内应用具有实际意义。

需要指出的是，研究中存在两点局限性：其一，批次间稳定性存在约15%的波动，可能与DMAPA的接枝均匀性有关；其二，量子点的荧光量子产率在聚合物修饰后普遍下降约20%-30%，这主要源于表面氧化和聚合物链的屏蔽效应。但研究通过优化聚合物的疏水-亲水平衡，成功将量子产率稳定在65%-70%之间，仍达到可应用水平。

该成果为纳米载体表面工程提供了重要参考，其核心价值在于建立了"电荷可编程"的聚合物修饰范式。通过该策略，研究者可系统研究表面电荷对蛋白吸附、细胞摄取、多颗粒聚集等关键性能的影响机制。例如，正电性涂层在pH3.3下对负电性蛋白的吸附量可降低至对照组的1/5，而两亲性涂层则展现出独特的"pH缓冲"效应，在pH7时蛋白吸附量仅为正电涂层的30%，这为设计智能响应型纳米载体奠定了理论基础。

未来研究可拓展至以下方向：1）开发室温可控的电荷反转体系，增强pH响应性；2）探索多层复合涂层，结合电荷和拓扑结构实现多维调控；3）将该方法推广至金属氧化物、碳基等不同材料体系的纳米颗粒表面修饰。此外，研究团队已初步验证了该涂层对双光子吸收边的调控能力（变化范围±15 nm），为开发光热治疗纳米系统提供了新工具。

总之，该研究不仅验证了聚合物表面电荷的可调性对纳米颗粒稳定性的决定性作用，更开创了基于单一聚合物骨架的电荷编程技术路线，为精准调控纳米颗粒生物行为提供了高效解决方案。其方法论对生物医学工程、环境科学、能源存储等领域的多尺度纳米系统设计具有重要借鉴价值。