明確核殼結構讓膠束分散染料藥物更高效

膠束通常是由具有嵌段結構的兩親性分子形成的球形分子結構，它同時包含親水部分和疏水部分。

這些分子的疏水尾部聚在一起形成核心，而親水頭部朝外，形成了保護殼。

這種結構使得膠束能夠把疏水性物質封裝在其核心內，並將它們分散在水基環境中。

膠束髮揮作用的一個例子是肥皂，它能夠捕獲污垢和油脂，讓它們容易用水沖洗掉。

膠束可以通過使用具有明顯親水和疏水鏈段的嵌段共聚物或者具有親水和疏水鏈段混合分佈的無規共聚物來創建。

前者用於製藥行業，能夠精確控制膠束的性質，但是生產更復雜，成本也更高；而後者用於染料行業，生產更簡單，成本更低。

由東京理科大學（TUS）的淺田正彥先生、大冢秀典教授以及 DIC 公司領導的研究人員正在研究怎樣讓膠束更有效地溶解染料。在一項研究中，這項研究登上了《軟物質》雜誌的封面，他們對嵌段共聚物和無規共聚物的性能進行了比較，以確定用於染料分散的最優膠束。

“在把無規共聚物用作墨水生產的分散劑和其不足的分散性能之間存在權衡。我們研究了嵌段共聚物膠束，還將其分散性能和無規共聚物進行了比較，以確定充分溶解染料所需的膠束結構，”

研究人員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）作爲單體合成了各種嵌段共聚物（BL01 至 BL05）。他們將這些嵌段共聚物的性能與由苯乙烯和甲基丙烯酸或丙烯酸製成的無規共聚物（RD01、RD02、RD03 和 RD04）進行了比較。把共聚物和無規共聚物以 0.5％的濃度分散於水中，並使用小角度 X 射線散射（SAXS）分析檢查膠束結構。

SAXS 結果表明，由嵌段共聚物形成的膠束具有明確的球形結構，具有清晰的核 - 殼邊界。發現無規共聚物的膠束具有更分散和連續的結構，類似於沒有明顯核 - 殼邊界的無規捲曲圖案。由無規共聚物形成的膠束中缺乏清晰的核 - 殼結構降低了它們容納疏水染料的能力。

在臨界膠束濃度（CMC）測試中，研究人員通過檢測熒光芘探針周圍極性的變化來測量形成膠束的濃度。結果表明，嵌段共聚物膠束的極性低得多，這意味着芘分子在這些膠束的疏水核裡得到了更好的保護。

研究人員在測量疏水性橙油 SS 染料於膠束中的增溶程度時，做出了類似的觀察。

發現由無規共聚物製成的膠束容易使染料進入。

然而，BL01、BL03 和 BL05 阻止了染料向核心滲透，致使達到飽和的時間更長（無規共聚物需 10 小時，而它們則需 2 天）。

具有較大核心體積和更多聚合物分子（較高聚集數）的膠束（BL01、03 和 05）被發現比（那些）較小的膠束（BL02、BL04）能容納或增溶更多的染料（每個膠束 0.2 至 2 個染料分子）。

雖然具有明確核殼結構的較大膠束需要更長時間才能被染料飽和，不過它們能夠容納大量染料。

其殼包含甲基丙烯酸（MA）和甲基丙烯酸丁酯（BMA）的無規混合物，致使核殼與殼溶劑邊界之間的界面高度多分散或多變，這使得染料能夠快速進出。

大冢教授解釋說：“這種嵌段共聚物膠束展現出了更強的染料增溶能力，這與它們的核心體積、清晰的核殼對比度以及較慢的增溶速率存在關聯。”

這一發現或許能給墨水、染料行業以及製藥行業帶來效率更高、成本更低的膠束。