一、基本結構與化學組成

1. 全稱與縮寫

• 全稱：Poly(1,2?butadiene?block?ethylene oxide)，聚 (1,2?丁二烯?b?環氧乙烷)

• 簡稱：PBd?b?PEO（亦作 PEO?b?PBd、PBD?b?PEO）

• CAS：共聚物無統一 CAS

• 分子式：(C4H6)n(C2H4O)m

2. 分子結構

• PBd 疏水段：主鏈含 1,2?結構（>85%） 與少量 1,4?結構，側基為乙烯基（-CH=CH2）

• 結構：-CH2-CH(CH=CH2)-n

• Tg ≈ ?90 ℃，高彈性、低溫柔性好

• PEO 親水段：線性聚醚，-(CH2CH2O)m-H

• 水溶性、生物相容、抗蛋白吸附、柔性

• 連接方式：兩嵌段共價連接，無規共聚極少

3. 外觀與形態

• 室溫：透明 / 半透明粘稠液體或軟固體

• 低分子量：流動性液體

• 高分子量：軟彈性固體

• 溶解性：

• 良溶劑：THF、氯仿、二氯甲烷、甲苯

• 選擇性溶劑：水（PEO 溶、PBd 不溶）→ 自組裝

二、核心物理化學性質

1. 熱性質

• PBd 段：Tg ≈ ?90 ℃（高彈性、橡膠態）

• PEO 段：Tg ≈ ?60 ℃，Tm ≈ 60 ℃（易結晶）

• 共聚物：無單一 Tg，兩嵌段微相分離，各自保留熱特性

2. 流變與力學

• 本體：粘彈性流體，低剪切下高粘度，高剪切下變稀

• 膜性質（囊泡雙層）：

• 高流動性（接近脂質膜）

• 低模量（軟膜，易形變）

• 水滲透率高（≈3.1 μm/s），高于 PDMS?b?PEO

3. 自組裝行為（水中）

• 臨界膠束濃度（CMC）：極低（~10?? M），穩定性好

• 組裝形態（由濃度、分子量、溫度決定）：

• 低濃度：球形膠束（PBd 核、PEO 殼）

• 中濃度：囊泡（polymersomes） —— 常用，雙層膜，內部水腔

• 高濃度：蠕蟲狀膠束、層狀相

• 囊泡特征：

• 膜厚：~5–8 nm（比脂質雙層厚 2–3 nm）

• 尺寸：50 nm–10 μm（可調控）

• 柔性：高，可大形變而不破

4. 化學穩定性

• 優點：PEO 段穩定、抗水解、生物惰性

• 缺點：PBd 段含雙鍵，易氧化、易交聯（長期暴露空氣會變硬、變脆）

• 解決：避光、冷藏、惰性氣體保護

三、合成方法（簡要）

1. 第一步：合成 PBd 段

• 引發劑：仲丁基鋰（s?BuLi）

• 單體：1,3?丁二烯

• 條件：無水無氧、低溫（?78 ℃）

• 產物：活性 PBd?Li?，末端陰離子

2. 第二步：連接 PEO 段

• 單體：環氧乙烷（EO）

• 活性 PBd 直接引發 EO 開環聚合

3. 終止：甲醇 / 水終止，得 PBd?b?PEO

4. 純化：透析、沉淀、真空干燥

四、關鍵應用場景（核心價值）

1. 合成細胞 / 人工細胞膜（最核心）

• 優勢：膜流動性高、與脂質相容性好、易混合成雜交膜（lipid?polymer）

• 用途：

• 構建人工細胞（合成細胞），模擬生命活動

• 膜蛋白重構：嵌入離子通道、受體、酶，研究功能

• 雜交膜（PBd?b?PEO + 脂質）：兼顧穩定性（聚合物）+ 功能（脂質）

2. 藥物遞送納米載體

• 囊泡結構：內部水腔載親水藥，雙層膜載疏水藥

• 優勢：

• 長循環：PEO 殼抗蛋白吸附，逃避網狀內皮系統

• 高載藥量：水腔 + 膜雙負載

• 柔性：易通過血管間隙，腫瘤富集（EPR 效應）

3. 膜蛋白研究工具

• 高流動性膜：接近天然脂質膜，利于膜蛋白折疊與功能

• 穩定性優于脂質體：耐稀釋、耐 pH 變化、抗機械應力

• 用于：離子通道、GPCR、轉運蛋白的體外重構與電生理 / 熒光研究

4. 乳化劑與分散劑

• 兩親性，低 CMC，穩定水包油（O/W）乳液

• 用于：納米顆粒分散、乳液聚合、涂料、化妝品

5. 其他

• 微流控芯片涂層（抗污）

• 水凝膠改性（增韌、親水）

• 氣體分離膜（中等滲透率）

1. 共溶劑法：PBd?b?PEO 溶于 THF → 緩慢滴加水 → 透析除 THF → 囊泡

2. 薄膜水化法：聚合物氯仿溶液旋涂成膜 → 加水水化 → 超聲 / 擠出 → 囊泡

七、總結