聚合誘導自組裝（Polymerization-Induced Self-Assembly，簡稱 PISA）是一種簡便高效的制備聚合物納米粒子的方法。該策略通常采用可控活性聚合技術（如 RAFT、ATRP 或光引發(fā)聚合），在溶液中逐步生成嵌段共聚物。隨著疏水嵌段鏈長的增加，聚合物在反應過程中會在溶劑中自發(fā)組裝，形成膠束、囊泡、納米球等多種納米結構。
盡管傳統(tǒng)的 PISA 技術主要在均相溶液體系中展開（圖1a），但其原理和優(yōu)勢也引發(fā)了研究者將其應用拓展至界面的興趣。最近，澳大利亞昆士蘭大學付長奎/Andrew Whittaker團隊與吉林大學呂中元/朱有亮團隊合作，將 PISA 從溶液體系拓展至平面基底表面， 提出了“表面 PISA”的全新概念（圖1b&c）。與溶液PISA 不同，表面 PISA 是通過在固體基底表面修飾大分子引發(fā)劑，實現(xiàn)聚合和自組裝的原位表面構筑。研究團隊利用表面引發(fā)的光誘導電子轉移-可逆加成-斷裂鏈轉移（PET-RAFT）聚合的操作簡便性，通過實驗和動力學模擬系統(tǒng)研究了多個關鍵參數(shù)對聚合物納米結構在表面構筑的影響，包括反應時間（圖2）、接枝密度、大分子引發(fā)劑鏈長以及成核單體濃度等。結果顯示，表面 PISA 在組裝行為與形貌調(diào)控上展現(xiàn)出與傳統(tǒng)溶液 PISA 明顯不同的特征，為功能表面材料的精準構建提供了一種新穎而有效的策略。
圖1：a) 使用自由大分子引發(fā)劑的常規(guī)溶液 PISA，b) 由錨定在平面上的大分子引發(fā)劑介導的表面 PISA，以及 c) 本研究中用于建立表面 PISA 的化學方法。
圖2：不同反應時間下表面 PISA 在硅晶片表面形成的聚合物納米粒子的a) 形貌，b) 尺寸，c) 厚度，以及d)表面粗糙度。
本工作進一步探索了表面 PISA 在抗污和抗菌方面的應用。首先，表面 PISA 所形成的聚合物納米結構較傳統(tǒng)高分子刷具有更出色的抗細菌粘附性能。隨后，該團隊通過表面 PISA 所形成的粗糙形貌，浸潤潤滑液體（硅油），在材料表面構建出光滑穩(wěn)定的液體薄膜，從而形成了 “超滑”表面（圖3），也就是 SLIPS（slippery liquid-infused porous surfaces）。測試表明，這種 SLIPS 表面對水滴、飲料以及極性有機溶劑等液體都表現(xiàn)出極強的滑移性，同時幾乎完全阻止了細菌的附著。這一成果為制造低成本、高性能的抗污表面提供了新思路。作者也嘗試通過表面PISA技術來包裹抗生素，賦予材料表面抗菌的性能。
圖3：表面 PISA 實現(xiàn)的 SLIPS 示意圖。
總的來說，該工作把原本主要在均相溶液體系中進行的PISA 技術成功拓展到平面表面，不僅能精確調(diào)控表面納米結構，還能有效改善材料的防污和抗菌性能。通過模擬與實驗，揭示了影響表面 PISA 形成的重要因素，并展示了其在抗菌藥物遞送和創(chuàng)新型 SLIPS 防污表面開發(fā)中的應用潛力。這項研究為 PISA 技術開辟了全新的應用場景，也為未來高性能功能材料的設計提供了新思路。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202507194
