Page 22 - 精细化工2019年第9期
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·1750·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

            表面活性剂模拟中观察到了蠕虫状胶束，这一结果成
            功解释了双子表面活性剂具有比对应单链表面活性剂
            更高黏度的机制。随后，蠕虫状胶束受到广泛关注，Arai
            等  [29]  采用 耗散粒 子 动力学 （ Dissipative  particle
            dynamics，DPD）方法研究了表面活性剂形成蠕虫状
            胶束的自组装过程，把自组装过程分为 4 个阶段：
            胶束成核、球形胶束形成及长大、椭球型胶束形成
            和蠕虫状胶束形成与长大；Wang 等                [30] 研究了十六
            烷基三甲基溴化铵（CTAB）/NaSal 体系由蠕虫胶束
            向支化胶束的转变过程，发现了转变过程中存在“靠
            近-盐桥-颈形成-支化”4 个阶段。孙晓峰等                  [31] 研究      图 1    双子表面活性剂自组装形成球形胶束、蠕虫状胶
            了碳量子点（CQDs）质量浓度、pH 等对蠕虫状胶                                束、囊泡的过程示意图
            束自组装行为的影响，发现增加 CQDs 质量浓度和                          Fig. 1    Formation of spherical micelles, wormlike micelles
            降低 pH 均能促进蠕虫状胶束的形成，还发现氢键                                 and vesicles by self-assembly on Gemini surfactant
            是蠕虫状   胶束形成的主要驱动力。目前，针对蠕
                                                                   双分子层在结构上与囊泡壁和生物细胞膜十分
            虫状胶束的分子模拟研究主要关注外界因素的影
            响，例如：有机盐类型及浓度               [32-34] 、表面活性剂浓        类似，对其形成过程研究有助于深入认识生物膜的
            度 [35] 、纳米颗粒   [36-37] 等，通过影响因素的研究获得               结构和功能，如嵌入不同活性分子的双分子层膜
                                                               可应用于生物免疫、生物传感器、分子电子器件等
            蠕虫状结构的调控方法。
                                                               领域  [44-48] 。Shinoda 等 [49] 运用粗粒化分子动力学
            2.3   囊泡的形成过程
                                                               （CGMD）方法，在开发粗粒度力场的基础上，研
                 囊泡是一种具有封闭双层结构的有序聚集体，
                                                               究了聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂在水溶液中自
            由于囊泡的结构与细胞膜相似，被广泛用于模拟生
                                                               组装形成层状胶束的过程，包括：表面活性剂的重
            物膜；此外，由于囊泡独特的中空双分子层结构，
                                                               新排列、聚集体形成、初始层状结构形成（层间仍
            可应用于药物载体、微反应器和制备纳米材料的模
                                                               有表面活性剂相连）、完整层状结构形成。Shelley
            板等领域。因此，研究囊泡形成的动力学过程和结
                                                               等 [50-51] 和 Marrink 等 [52] 同样运用 CGMD 方法，研究
            构调控机制具有重要的意义。
                                                               了磷脂分子自组装形成双分子层结构的过程。总体
                 根据堆积参数理论，囊泡的形成需要特殊的两
            亲分子结构，例如：磷脂双亲分子（DPPC，一种重要                          来说，关于双分子层的研究主要集中在囊泡的形成
            的细胞膜成分）        [38-39] 。Marrink [38] 研究发现，DPPC     机制、结构和性能调控等方面，进一步设计开发功
                                                               能性的囊泡结构满足不同的应用需求将是下一步研
            自组装形成囊泡的过程主要分为 5 个阶段：小团簇
            形成，团簇融合形成球形胶束，球形胶束融合形成                             究的重要方向之一。
            蠕虫状胶束，蠕虫状胶束侧面融合形成片层状胶束，                            2.4    其他特殊形貌
            片层状胶束卷曲形成囊泡。类似的过程被 Arai 等                   [39]       组装体的形貌与其功能化设计和应用密切相
            再次证实，并且能量曲线分析表明，层状胶束弯曲                             关，因此，制备特殊形貌的聚集体具有潜在的应用
            形成囊泡属于熵驱动的结果。此外，其他表面活性                             价值。Srinivas 等   [53] 运用粗粒化分子动力学研究了
            剂形成囊泡的自组装过程也有相关报道。Chng 等                    [40]   六苯并蔻盘状分子自组装形成螺旋带状胶束的过
            和 Janke 等  [41] 分别对双子表面活性剂和油酸分子形                   程。Mondal 等  [54] 运用全原子分子动力学研究了双子
            成囊泡的自组装过程进行了研究，发现其与磷脂分                             表面活性剂自组装形成六角束、螺旋二十四面体结
            子形成囊泡具有类似的过程。Wang 等                 [42] 开展了十      构胶束等形成过程。Arai 等         [55] 采用 DPD 模拟方法研
            六烷基三甲基氯化铵（CTAC）/十二烷基硫酸钠                            究了两亲性分子自组装形成复合囊泡的形成过程。
            （SDS）复配体系自组装形成囊泡的过程研究，发                            吴文胜等    [56] 采用耗散粒子动力学方法，研究了不同
            现类似的 5 个生长阶段，并分析了片层卷曲形成囊                           嵌段比聚合物及不同药物浓度对载药胶束形貌和结
            泡过程中体系能量、分子排布和溶剂可接触面积的                             构的影响，发现在药物过量时，体系会产生圆柱或
            变化，揭示了熵驱动这一过程的本质；并总结了球                             哑铃状自组装结构。目前，对于特殊形貌的研究还
            形胶束、蠕虫状胶束和囊泡的形成过程示意图（如                             比较少，其自组装过程及驱动力还有待进一步揭示；
            图 1 所示），并基于此提出了预测表面活性剂聚集体                          同时，设计新型的表面活性剂分子、制备具有特殊
            不同形貌的方法        [43] 。                              形貌的功能化聚集体是重要的发展方向之一。
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