《JACS》自分解聚合物：一类具有不同分解特征的新兴可降解材料

颗粒在线讯：分解聚合物是一类新兴的大分子，具有独特的分解特征，使它们与其他一般可降解材料区分开来。这些聚合物被编程为在对极端刺激做出反应时，通过多米诺骨牌般的碎片自发地从头到尾分解。自从作者首次报道这种独特类型的分子以来，世界各地的几个小组已经开发出新的、创造性的分子结构，其性能类似于我们的开创性聚合物。自分解聚合物现在被广泛认为是一类重要的刺激响应材料，其应用范围很广，例如信号放大、生物传感、药物输送和材料科学。醌-甲基化物消除被证明是实现聚合物分子快速多米诺样碎裂的有效工具。因此，自分解聚合物的许多应用都基于这种分解化学。尽管其他几个碎片反应实现了顺序分解所需的功能，但作者在该文中主要关注通过醌-甲基化物消除分解的自分解聚合物的例子。简要描述了通过其他化学分解的自分解聚合物的选定示例。对具有新型分子骨架和增强性能的刺激响应性可降解材料的需求不断增长，这保证了科学界未来对这种独特的聚合物类别的兴趣。

图 1. 自分解聚合物：历史观点、分子结构、分解机制和应用。

图 2. 自分解聚合物作为光学探针用于传感和标记的应用。

图 3. 自分解聚合物在材料科学中的应用示例。

图 4. 自分解聚合物在治疗科学和控释中的应用。

图 5. 由各种聚合物主链组成的自焚聚合物的选定示例。

图 6. 具有从内部位点开始的顺序分解机制的聚合物的选定示例。

总结

用于实现聚合物自分解功能的拆解化学发展的灵感，首先源于醌-甲基化物消除反应。这种独特的反应使科学家能够设计和合成被称为自焚接头的间隔分子。此类分子通常基于 4-氨基苯甲醇或 4-羟基苯甲醇，可以经历从一个末端位点开始的断裂过程，以从另一末端释放目标分子。将 4-氨基苯甲醇作为聚合物主链中的构建块单元并入导致可以从头到尾拆解的大分子线性结构。用响应基团覆盖聚合物头部用触发器密封聚合物，该触发器可以在暴露于特定的外部刺激时被激活。

自分解聚合物独特的分解特性使其有别于其他可降解材料。作者在 2008 年关于自分解聚合物的原始报告为一类新的刺激响应分解材料打开了大门。在这份报告之后，来自世界各地的几个小组开发了新的分子构建模块，可用于合成自分解聚合物。该团队主要专注于使用自分解聚合物作为实现有效信号放大和控释功能的工具。其他团体也开发了材料科学和生物医学的应用程序。

该领域越来越多的出版物清楚地反映了对自分解聚合物日益增长的兴趣。值得注意的是，即使在阅读这些线条时，自分解聚合物的结构和应用的新例子仍在不断涌现。最终，开发具有增强性能和分解行为的自焚聚合物的新分子骨架仍然是一个普遍的挑战。对刺激响应性可降解材料的持续需求保证了科学界未来对这类独特聚合物的兴趣。

相关论文以题为Self-Immolative Polymers: An Emerging Class of Degradable Materials with Distinct Disassembly Profiles发表在《J. Am. Chem. Soc.》上。通讯作者是特拉维夫大学Doron Shabat教授。