東京理科大學理學部第一部應用化學科的大冢英典教授、該大學研究生院理學研究科化學專業的淺田匡彥（研究生，現就職於DIC）等發表研究成果稱，通過聚合體微胞的結構分析，發現嵌段共聚體微胞會形成核殼結構，隨機共聚體微胞會形成無規線團結構。嵌段共聚體微胞的染料增溶速度比隨機共聚體微胞慢，但具有增溶多種染料等優異的染料增溶能力。這一發現有望在藥物傳遞系統（DDS）和顏料分散等領域得到應用。相關研究成果已發表在國際學術期刊《Soft Matter》上。
圖 為了闡明染料在微胞中的溶解與其核殼聚集結構之間的關係，對嵌段共聚體和隨機共聚體微胞的結構進行了表徵。嵌段共聚體微胞具有更高的染料溶解能力，與其核體積、清晰的核殼對比和緩慢的溶解速率有關。（供圖：東京理科大學）
由多種單體共聚而成的共聚物按照單體的排列方式可以分類為嵌段共聚體、隨機共聚體等。這些聚合體及其微胞已經廣泛應用於化學工業、醫療技術等領域。
微胞是由具有親水性和疏水性兩種性質（兩親性）的分子在水中形成的集合體，在水中會形成親水性基團朝外、疏水性基團朝内的球形或圓形結構。
既往的油墨含有大量揮發性有機化合物，環境負荷高，作為代替的水性油墨和植物性油墨的使用正在研究之中。要想實現這一目標，提高受油墨中聚合體影響的顏料分散性及穩定性被認為是必不可少的。
本次研究中，研究團隊為了構建提高顏料分散性的聚合體設計基礎，調查了微胞的結構與其染料增溶行為的相關。他們準備了5種兩親性嵌段聚合體（BL01～05）和4種隨機共聚體（RD01～04），並詳細研究了由這些共聚物形成的微胞的結構和性質。
結果表明，所有嵌段共聚體（由一種單體連續連接的嵌段末端連續連接著另一種單體的嵌段組成的共聚物所形成的微胞）都會形成界面連續的核殼結構。而隨機共聚體（由不同單體在聚合體鏈中隨機排布而成的共聚物所形成的微胞）與嵌段共聚體不同，會形成無規線團結構。
為了確定聚合體微胞内部的極性和臨界微胞濃度，研究團隊對每種聚合體與芘的混合水溶液進行了螢光測定，結果證實了嵌段共聚體形成的微胞核具有較高的疏水性核殼結構，而隨機共聚體會未形成具有明確的核的結構。這表明嵌段共聚體溶解疏水化合物的能力強於隨機共聚體。
研究團隊還使用紫外可見光吸收光譜技術，測量了聚合體水溶液對油性染料的增溶量隨時間的變化情況，結果發現，嵌段共聚體的增溶量往往高於隨機共聚體。增容速度（達到飽和所需的時間）方面，相對於隨機共聚體，嵌段共聚體的增容速度緩慢，其核殼結構被認為阻礙了染料的滲透。
研究發現，微胞尺寸和核尺寸越大，締合數越多，增溶量也就越高；核殼界面的對比越清晰，其染料增溶速度也就越慢。
大冢教授表示：「低分子界面活性劑形成的微胞動態平衡速度已廣為人知，但聚合物界面活性劑的穩定性如何？為瞭解開這個謎團，我們開展了這項研究。我認為，此次獲得的研究成果對於以藥物傳遞系統在生物活體內的穩定性和微粒分散為基礎的工業應用，將會產生重要影響。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Soft Matter
論文：Investigating the effect of the micelle structures of block and random copolymers on dye solubilization
DOI:10.1039/D4SM00009A
