測試了NiM?C對溫度、pH值和離子強度的整體響應性。與溫度相關的尺寸測量表明，在VPTT以上，NiM?C的直徑減小，類似于純PNIPAAm MG的去溶脹。然而，與文獻報道的膠體PNIPAAm凝膠的VPTT相比，PNIPAAm MG和NiM?C（圖3，圖S12）的乙狀結(jié)腸玻爾茲曼擬合確定的VPTT增加，這可以通過測量方法解釋：雖然NG的流體動力學直徑主要由自由浮動狀態(tài)下的DLS確定，但顯微鏡下的尺寸測量可能受到載玻片和樣品之間表面相互作用的影響。帶電的NG對pH和離子強度有反應，而中性PNIPAAm NG僅在高離子強度下坍塌（圖S3，（A））。鑒于我們的目標是設計一種能夠正交藥物遞送的凝膠系統(tǒng)，NG必須在不同的環(huán)境條件下保持固定在MG網(wǎng)絡中。為了研究聚兩性溶解液NiM?C的pH和離子強度響應行為，將樣品在物體載玻片上干燥，然后在各種緩沖液和鹽溶液中再水化。CLSM圖像顯示，在所有測量的pH值（2.5至11.0）和所有鹽濃度（1mM至1000mM）下，凝聚劑保持相分離（圖S13）。由于nNG在pH值低于pKA（MAAc）≈5.0時脫陰，pNG在pH值高于pKA（APMH）≈10.0時收縮（圖S3，S4），我們驗證了即使在脫壓狀態(tài)下，NG也被固定在MG網(wǎng)絡中。由于PNIPAAm本身具有離子強度響應性，因此由于溶質(zhì)離子和聚合物鏈之間的溶劑化競爭，整個NiM?C在1000 mM時會收縮。由于電解質(zhì)-水相互作用取代了聚合物-水相互作用，疏水效應占主導地位，MG網(wǎng)絡崩潰?？傮w而言，多兩性溶解液NiM?C的宏觀響應度與純PNIPAAm MG的響應度相似（圖3，圖S12-S14）。由于NG的膨脹和去膨脹不會影響整個NiM?C，因此中性MG網(wǎng)絡似乎像海綿一樣起作用，補償NG大小的變化。NiM?C形態(tài)在所有測量的pH值和離子強度<1000 mM下都是穩(wěn)定的?？紤]到人體中存在的離子強度（100-200 mM），與游離多兩性溶解物NG.40相比，NiM-C系統(tǒng)被證明對生物醫(yī)學有利，為了研究凝聚機理，進行了微流體實驗，其中油包水滴僅含有某些反應物。在紫外線照射前后拍攝每個樣品的CLSM圖像（圖4）。使用與以前相同的基于液滴的微流控裝置，我們首先制造了含有兩種類型NG的水滴。根據(jù)先前的觀察（圖S10），它們在輻照之前和之后都沒有凝聚（圖4（A），（F））。僅添加LAP重復一次相同的實驗，僅添加NIPAAm重復一次（圖4（B），（C））。在第四個實驗中，將NIPAAm和LAP都添加到NG分散體中，最后，使用所有用于合成聚兩性溶解質(zhì)NiM?C的反應物（圖4（D），（E））。紫外線照射前的所有CLSM圖像都顯示NG在水滴內(nèi)均勻分布，即沒有發(fā)生凝聚。即使在紫外線照射后，含有NG物質(zhì)和單體或引發(fā)劑的樣品也沒有表現(xiàn)出凝聚作用（圖4（G），（H））。僅對含有兩種類型的NG與單體和引發(fā)劑的樣品以及另外含有交聯(lián)劑的樣品進行相分離，無論是在紫外線照射后，還是在LAP的自由基分解后（圖4（I），（J））。液滴中同時存在單體和引發(fā)劑，因此可以進行聚合。因此，只有當（1）同時存在帶正電荷和帶負電荷的NG物質(zhì)（圖2）和（2）形成線性或交聯(lián)聚合物時，才會發(fā)生凝聚。我們得出的結(jié)論是，除了靜電相互作用外，耗盡絮凝是裝配帶相反電荷的聚電解質(zhì)NG的重要驅(qū)動因素。簡而言之，NG周圍存在一個耗盡區(qū)，不能被生成的聚合物鏈穿透。當NG相分離時，它們各自的耗盡區(qū)重疊，因此聚合物的自由體積最大化。如果在聚合過程中僅存在相同電荷的 NG，則該耗盡力會與 NG 之間的靜電排斥力競爭，因此 NG 在統(tǒng)計上分布在整個 MG 網(wǎng)絡中（圖 2）。然而，當兩種NG物種都存在時，消耗力和靜電吸引力會引發(fā)協(xié)同效應，從而觸發(fā)凝聚效應（圖4（I），（J））。因此，電荷的引入對于NiM?C內(nèi)隔室的形成至關重要。

基于此，我們假設合成參數(shù)NG濃度、pH值和離子強度對相互作用動力學有顯著影響。因此，改變這些參數(shù)使我們能夠控制NiM?C內(nèi)的內(nèi)部形態(tài)和NG排列。首先，基于液滴的微流控合成中使用的NG分散濃度在5至30 mg/mL之間變化（圖5（A））。每種NG中含有10 mg/mL的樣品（與之前使用的濃度相對應）顯示出最明顯的相分離。在將濃度降低到每個NG分散體5 mg/mL的實驗中，形成了較小的凝聚物。液滴中存在的 NG 數(shù)量較少導致 MG 網(wǎng)絡內(nèi)更高的空間分離，從而防止形成一個連續(xù)的凝聚物。隨著NG濃度的增加，凝聚物的大小會增加，直到它占據(jù)MG網(wǎng)絡的大部分。令人驚訝的是，在 30 mg/mL 時，整個 MG 網(wǎng)絡充滿了 NG，表現(xiàn)出類似核殼的子結(jié)構，其中 pNG 位于內(nèi)部，nNG 位于外圍。對于帶相反電荷的聚合物的電荷化學計量溶液，已經(jīng)證明，在一定濃度的聚電解質(zhì)以上，凝聚被抑制并形成單相.43根據(jù)我們的觀察，我們假設，在這方面，NG表現(xiàn)出與線性聚電解質(zhì)鏈相似的行為。此外，最近的研究表明，在基于PNIPAAm的MG中選擇共聚單體會改變其界面活性。基于MAAc和APMH部分的化學結(jié)構（圖S7，S8），我們假設nNG的極性略高。因此，我們推斷親水性更強的 nNG 物種傾向于朝向親水性表面活性劑頭部，而疏水性稍強的 pNG 更可能位于 NiM?C 的內(nèi)部。通過z堆疊CLSM圖像檢查了所有三種NG排列，以驗證其三維外觀（圖S15）。

對于離子強度變化，將NG（10mg / mL）重新分散在離子強度在1至300mM之間的氯化鈉溶液中（圖5（B））。正如預期的那樣，在鹽濃度為1 mM的NiM?C中，相分離和凝聚最為明顯。離子強度的增加導致 MG 網(wǎng)絡中兩種 NG 物種的凝聚減少和更均勻的分布。鹽濃度越高，NG的電荷篩選得越多。這反過來又減少了NG之間的靜電吸引力，這被認為是凝聚的驅(qū)動力之一。圖5（B）中的CLSM圖像驗證了這一假設。在鹽濃度為≥50mM時，電荷大部分被篩選，聚電解質(zhì)NG被解泡。同樣，NG的核殼狀排列在NiM?C內(nèi)部形成。根據(jù)我們的假設，我們認為NG在高鹽濃度下的位置完全受其界面活性和疏水性的影響，因為電荷屏蔽消除了靜電吸引力。

為了證明pH值對NiM?C內(nèi)部結(jié)構的影響，通過使用離子強度為10mM的緩沖液來保持離子強度恒定.盡管緩沖液是專門用這些低離子強度制備的，但游離離子的量足以導致在NiM-C中NG內(nèi)的某些電荷被篩選。當然，篩選僅與離子強度成正比，但即便如此，也足以使凝聚物在中性pH范圍內(nèi)消散。因此，必須將研究結(jié)果與在10 mM離子強度下進行的實驗進行比較，而不是與在HPLC級水中進行的實驗進行比較（圖5）。正如MAAc和APMH的pKA所表明的那樣，DLS和ELS證實了（圖S3，S4），nNG在pH<4.0時不帶電，而pNG在pH>10.0時不帶電。由于添加NIPAAm和BIS后，nNG在酸性緩沖液中沉淀，因此無法測試pH值<5.0。nNG可能在pH 5.0下已經(jīng)大部分質(zhì)子化，因此由于在NIPAAm和BIS存在下發(fā)生的疏水效應而沉淀。圖5（C）顯示，在pH 7.0–9.6時，較小的凝聚體在空間上分布在整個NiM?C中。部分電荷篩選 （I=10 mM） 和 APMH 部分的質(zhì)子化增加導致相分離不太明顯。在 pH 值為 10.5 和 11.0 時，僅對 nNG 充電。由于只有負電荷之間的靜電排斥力占上風，而吸引力減弱，因此形成了核殼狀排列。

由于 Weitz 等人表明，當加熱到 VPTT 以上時，基于熱響應的 NIPAAm 的 MG 會在水滴中沉淀，因此除了靜電相互作用和耗盡絮凝外，溫度在 MG/NG 的凝聚中起作用.進一步的實驗應旨在了解反應溫度對 NG 凝聚的影響。此外，應研究具有核殼狀排列的NiM?C，以驗證NG的疏水性和界面活性至關重要。關于我們設計具有相反電荷隔室的藥物遞送系統(tǒng)的目標，對決定性相互作用的更深入理解提供了對NiM?C結(jié)構及其作用模式的控制。初步實驗驗證了NiM?C中帶電模型藥物的攝取和觸發(fā)釋放（圖S16，S17）。然而，需要進一步的優(yōu)化和分析來提高貨物分子的吸收和排出效率，并驗證對多種藥物的適用性。由于NiM?C是通過兩步法制造的，因此原則上可以通過改變微流控芯片的通道直徑來調(diào)整NiM?C的尺寸。已經(jīng)確定，使用基于液滴的微流控，可以制造直徑在10μm和1000μm之間的微凝膠.24根據(jù)NiM?C的所需尺寸，還必須通過調(diào)整沉淀聚合中的反應條件來減小NG的直徑。通常，對于選擇合適的尺寸，計劃的藥物配方是決定性的：雖然已經(jīng)為靜脈注射到血液中的藥物輸送系統(tǒng)指定了 100-500 nm 的理想尺寸，但例如，可吸入藥物載體的尺寸應在 0.5-5 μm 之間.由于所提出的 NiM?C 表現(xiàn)出獨特的 pH 響應性， 通過口服給藥在胃腸道中釋放靶向藥物是可以想象的。然而，也可以測試其他治療劑型，如透皮攝入.50在任何情況下，NiM-C的大小，表面功能化和可降解性都需要優(yōu)化，以改善其體內(nèi)性能。

在這項工作中，我們建立了一種簡單的分步合成路線，用于制造聚電解質(zhì)和聚兩性溶解質(zhì)納米微凝膠膠體（NiM?C）。采用共聚焦激光掃描顯微鏡觀察NiM?C內(nèi)NG的定位和排列。MG網(wǎng)絡形成后pH值和離子強度的變化表明，NiM?C的形貌在不同環(huán)境條件下保持完整，NG牢固地固定在MG網(wǎng)絡中。我們認為，不同電荷NG之間的靜電吸引力和聚合物鏈的產(chǎn)生引起的消耗力的結(jié)合是NG凝聚和相分離的主要驅(qū)動力。因此，仔細選擇合成參數(shù)NG分散濃度、pH值和離子強度可以控制NiM?C的內(nèi)部形貌，以產(chǎn)生相分離或統(tǒng)計分布的NG共凝聚物以及NG的核殼狀排列。相分離的凝聚物僅在低離子強度（I <5 mM）和NG濃度為10 mg/mL的HPLC級水（pH≈6.5）中獲得。

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