中空的纳米颗粒具有一定的内部空间，可以包容其它的客体分子和颗粒，可望在控制释放、功能负载等方面具有重要的应用。通过特定聚合物的简单自组装一般得到的是具有一个空腔的囊泡，这种聚合物自组装结构是当前高分子科学领域中的重要研究内容。但科学家们对于如何在纳米颗粒内部形成复杂结构了解的很少，文献中曾报道过嵌段共聚物自组装成一种所谓的复合囊泡，具有类似莲藕断面的结构。但其结构是纯有机的，并且在改变条件时自组装结构会被破坏。

　　化学所高分子物理与化学国家重点实验室科研人员（陈永明研究员的课题组）通过聚合物的自组装和凝胶过程，制备了一种具有多空腔结构的有机/无机杂化新型纳米复合胶囊。该课题组最近发展了一类两亲反应性嵌段聚合物，其中一段侧基带有反应性多甲氧基硅，另一段为聚乙二醇（Macromolecules 2004, 37, 6322）。基于这类聚合物，该实验室曾报道过一类新颖的稳定有机/无机杂化胶囊（J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14710; Macromolecules 2004, 37, 5710）。在深入系统进行这类新型嵌段共聚物自组装规律的研究中，研究人员发现在水和N，N－二甲基甲酰胺的混合溶剂中，聚合物可以通过自组装形成复合胶囊，在碱性催化剂的作用下，处于胶囊壁的反应性链段发生了微观尺度上的溶胶-凝胶反应，得到了具有复杂空心结构的新型纳米杂化材料，制备简便。由于这种空心纳米材料被化学交联并且含有氧化硅的组份，形貌非常稳定。这种简便的在纳米颗粒内部产生多空穴化的方法颇具创新性。如果将客体分子或颗粒包裹到这种新型纳米材料的各个空穴中，可能具有实现分步释放的性能而在生物医药领域发挥作用。研究论文发表在最近的德国《应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 5084-5087)上。

图1 嵌段共聚物的结构

图2 形成复合囊泡的可能机理：首先嵌段共聚物自组装形成囊泡，但由于在该条件下囊泡表面自由能太高不稳定，倾向于聚集并熔合，以减小表面积直至稳定。在加入了催化剂后，反应性聚合物壁凝胶化，形貌被固定下来。（蓝色表示PTMSPMA部分，红色表示凝胶，黄色表示PEO部分）

图3 不同聚合物浓度下形成的杂化复合胶囊的电子显微镜图

图4 在较高聚合物浓度下形成的杂化复合胶囊的透射电子显微镜结果，呈现出向日葵花的图案

                                                                  高分子物理与化学国家重点实验室

                                                                            2004年10月15日