近日，我校能源材料化学研究院赵东元院士、赵再望研究员和赵玉娟老师，联合复旦大学李晓民教授在国际化学顶级期刊Journal of the American Chemical Society上发表题为“Ultrafine Asymmetric Soft/Stiff Nanohybrids with Tunable Patchiness via a Dynamic Surface-Mediated Assembly”（J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: org/10.1021/jacs.4c05072）的重要研究成果。该团队首次构建了一种新型的超小、非对称有机-无机杂化纳米粒子，并将其应用于高效生物细胞内吞及其机制研究。我校能源材料化学研究院的赵再望研究员、复旦大学博士研究生刘梦丽与段林林为论文的共同第一作者，赵东元院士、李晓民教授和赵玉娟老师为通讯作者，内蒙古大学为本论文的第一完成单位。
在生物医学领域，纳米材料的物理化学性质，如尺寸、形状、电荷、刚度、表面化学等，对与细胞的相互作用效果有深远的影响。获得高效细胞摄取效率的生物纳米材料，一直是研究者们的极致追求，在药物定点输送与释放、靶向治疗等生物领域，研究意义重大。在过去的十年里，尽管人们对不同刚度纳米颗粒的细胞摄取效率进行了广泛的研究，但对具有表面软-硬特性、结构不对称的杂化纳米粒子的生物相溶性、细胞摄取性能等的研究仍然是空白，特别是具有超小尺度的软硬纳米功能颗粒。同时，其精确制备也仍面临着巨大挑战。
本论文首次报道了一种动态表面介导的各向异性组装方法，在介孔材料的最小组装基元——单胶束上，制备了一种新型超小的、不对称有机/无机杂化纳米粒子。这种不对称的、有机/无机纳米杂化粒子的尺寸为~ 20 nm，包含两个空间上物化性质不同的单元，一个是软质的有机PS-PVP-PEO单胶束纳米球(尺寸为12 nm，杨氏模量为632 MPa)，另一个是硬质的无机SiO2纳米棒(尺寸为~8 nm，杨氏模量为2275 MPa)。此外，通过动态调节表面有机基团的密度程度(即蓬松或致密状态)，实现了定量化控制每个软胶束上硬SiO2纳米棒的数量(从1到6)。这种超小的、非对称的纳米杂化材料也展现出优异的细胞摄取性能，其细胞内吞总量也能达到传统常规纳米粒子的三倍以上。该成果成功解决了传统材料无法在超小微观尺度，实现对材料的物化性质、非对称性、软硬机械性能等的同时控制的瓶颈。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05072
