明确核壳结构让胶束分散染料药物更高效

胶束通常是由具有嵌段结构的两亲性分子形成的球形分子结构，它同时包含亲水部分和疏水部分。

这些分子的疏水尾部聚在一起形成核心，而亲水头部朝外，形成了保护壳。

这种结构使得胶束能够把疏水性物质封装在其核心内，并将它们分散在水基环境中。

胶束发挥作用的一个例子是肥皂，它能够捕获污垢和油脂，让它们容易用水冲洗掉。

胶束可以通过使用具有明显亲水和疏水链段的嵌段共聚物或者具有亲水和疏水链段混合分布的无规共聚物来创建。

前者用于制药行业，能够精确控制胶束的性质，但是生产更复杂，成本也更高；而后者用于染料行业，生产更简单，成本更低。

由东京理科大学（TUS）的浅田正彦先生、大冢秀典教授以及 DIC 公司领导的研究人员正在研究怎样让胶束更有效地溶解染料。在一项研究中，这项研究登上了《软物质》杂志的封面，他们对嵌段共聚物和无规共聚物的性能进行了比较，以确定用于染料分散的最优胶束。

“在把无规共聚物用作墨水生产的分散剂和其不足的分散性能之间存在权衡。我们研究了嵌段共聚物胶束，还将其分散性能和无规共聚物进行了比较，以确定充分溶解染料所需的胶束结构，”

研究人员使用不同比例的苯乙烯（St）、甲基丙烯酸正丁酯（BMA）和甲基丙烯酸（MA）作为单体合成了各种嵌段共聚物（BL01 至 BL05）。他们将这些嵌段共聚物的性能与由苯乙烯和甲基丙烯酸或丙烯酸制成的无规共聚物（RD01、RD02、RD03 和 RD04）进行了比较。把共聚物和无规共聚物以 0.5％的浓度分散于水中，并使用小角度 X 射线散射（SAXS）分析检查胶束结构。

SAXS 结果表明，由嵌段共聚物形成的胶束具有明确的球形结构，具有清晰的核 - 壳边界。发现无规共聚物的胶束具有更分散和连续的结构，类似于没有明显核 - 壳边界的无规卷曲图案。由无规共聚物形成的胶束中缺乏清晰的核 - 壳结构降低了它们容纳疏水染料的能力。

在临界胶束浓度（CMC）测试中，研究人员通过检测荧光芘探针周围极性的变化来测量形成胶束的浓度。结果表明，嵌段共聚物胶束的极性低得多，这意味着芘分子在这些胶束的疏水核里得到了更好的保护。

研究人员在测量疏水性橙油 SS 染料于胶束中的增溶程度时，做出了类似的观察。

发现由无规共聚物制成的胶束容易使染料进入。

然而，BL01、BL03 和 BL05 阻止了染料向核心渗透，致使达到饱和的时间更长（无规共聚物需 10 小时，而它们则需 2 天）。

具有较大核心体积和更多聚合物分子（较高聚集数）的胶束（BL01、03 和 05）被发现比（那些）较小的胶束（BL02、BL04）能容纳或增溶更多的染料（每个胶束 0.2 至 2 个染料分子）。

虽然具有明确核壳结构的较大胶束需要更长时间才能被染料饱和，不过它们能够容纳大量染料。

其壳包含甲基丙烯酸（MA）和甲基丙烯酸丁酯（BMA）的无规混合物，致使核壳与壳溶剂边界之间的界面高度多分散或多变，这使得染料能够快速进出。

大冢教授解释说：“这种嵌段共聚物胶束展现出了更强的染料增溶能力，这与它们的核心体积、清晰的核壳对比度以及较慢的增溶速率存在关联。”

这一发现或许能给墨水、染料行业以及制药行业带来效率更高、成本更低的胶束。