超薄聚合物囊泡（UTPS）是一類具有空心結構、大比表面積、易于功能化等特性的納米材料，在藥物遞送、催化、傳感器等領域展現出應用潛力。然而，受限于功能性單體的合成和復雜的聚合技術，開發刺激響應性的UTPS仍然具有挑戰性。含偶氮苯的UTPS雖具光響應性，但紫外光的照射往往存在健康風險，迫切需要開發可見光響應的含偶氮苯的UTPS。pH響應具備操作便捷、成本低等優勢，制備可見光/pH雙響應的UTPS具有重要意義。此外，開發兼具酸致變色與熒光變色特性的UTPS可為高安全性的信息加密提供創新策略，但需克服單體合成難、聚合工藝復雜等技術瓶頸。
最近，華東理工大學林紹梁教授、靳海寶教授、王立權教授團隊以及上海交通大學周永豐教授團隊通過自組裝技術將一系列含偶氮苯兩親性交替共聚物制備成了壁厚約為2.1 nm的UTPS，系統研究了其在pH和可見光的刺激下的尺寸、壁厚、溶液顏色、熒光強度的動態響應行為。
首先通過TEM、SEM、DLS、SLS等技術對UTPS的形貌做了表征。結果表明形成了約為250 nm，壁厚約為2.1 nm的超薄聚合物囊泡。通過耗散粒子動力學模擬研究了囊泡的形成過程和分子排列機制，其分子排列與該團隊之前報道的側基共軛堆積機制相符。
系統研究了UTPS在pH和可見光刺激下的結構轉變。結果表明，pH和可見光均可導致UTPS發生可逆的尺寸與壁厚的變化，叔氨基團的質子化/去質子化和偶氮苯發色團的光致異構化是結構轉變的原因。
研究了UTPS的pH和可見光依賴的熒光性質。結果表明，UTPS在pH和可見光的刺激下能夠發生熒光強度的可逆轉變。pH降低和450 nm的藍光照射能夠導致UTPS熒光的淬滅，而pH升高和530 nm的綠光照射能夠導致熒光強度的恢復。利用動態密度泛函理論解釋了UTPS的熒光變色性質的成因。
最后，將UTPS的酸致變色和熒光變色性質結合，構建了基于熒光二維碼的多重信息加密系統。正確的信息只有在經過三次解密后才能在暗室中觀察到，通過智能手機的掃描能夠讀取隱藏信息“ECUST”。二維碼圖案在經過相反的操作后能夠實現可逆擦除。
論文信息
Dual-Responsive Ultrathin Polymersomes with Reversible Transitions on Acidochromism and Fluorochromism Performances for Multiple Information Encryption
Zichao Sun, Zejiang Xu, Pengchao Wu, Prof. Liquan Wang, Mingyu Ding, Lin Zhao, Dr. Yongli Zheng, Prof. Yongfeng Zhou, Prof. Shaoliang Lin, Prof. Haibao Jin
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202507852
