Precision Epitaxy for Aqueous 1D and 2D Poly(ε-caprolactone) Assemblies.
Precision Epitaxy for Aqueous 1D and 2D Poly(ε-caprolactone) Assemblies.
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DOI：
10.1021/jacs.7b10199
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发表时间：
2017-11-22
影响因子：
15
通讯作者：
O'Reilly RK
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Arno MC;Inam M;Coe Z;Cambridge G;Macdougall LJ;Keogh R;Dove AP;O'Reilly RK
具有高度可控的尺寸和形貌的单分散纳米结构的制备是当前材料科学的一个高度关注的领域。直接在生物相关溶剂中实现这种控制，而不影响细胞活力，为广泛的生物医学应用打开了大门，但这仍然是一个重大挑战。在此，我们报告了生物相容性和可生物降解的聚（ε-己内酯）1D（圆柱形）和2D（血小板）胶束在水和醇溶剂中通过结晶驱动的自组装的制备。在醇类溶剂中使用外延生长，我们显示出对这些纳米结构的尺寸和分散性的精细控制，允许基于unimer与种子的比率获得均匀的形态和可预测的尺寸。此外，我们首次报道了在水溶剂中的外延生长，实现了对水中1D纳米结构的精确控制，这是任何相关生物应用的基本特征。进一步利用这一点，作为在水性溶剂和细胞培养基中的活外延生长的结果，获得了强的、生物相容的和荧光的水凝胶。MC 3 T3和A549细胞被成功包封，在这些新型水凝胶材料中显示出高存活率（4天后>95%）。
The fabrication of monodisperse nanostructures of highly controlled size and morphology with spatially distinct functional regions is a current area of high interest in materials science. Achieving this control directly in a biologically relevant solvent, without affecting cell viability, opens the door to a wide range of biomedical applications, yet this remains a significant challenge. Herein, we report the preparation of biocompatible and biodegradable poly(ε-caprolactone) 1D (cylindrical) and 2D (platelet) micelles in water and alcoholic solvents via crystallization-driven self-assembly. Using epitaxial growth in an alcoholic solvent, we show exquisite control over the dimensions and dispersity of these nanostructures, allowing access to uniform morphologies and predictable dimensions based on the unimer-to-seed ratio. Furthermore, for the first time, we report epitaxial growth in aqueous solvent, achieving precise control over 1D nanostructures in water, an essential feature for any relevant biological application. Exploiting this further, a strong, biocompatible and fluorescent hydrogel was obtained as a result of living epitaxial growth in aqueous solvent and cell culture medium. MC3T3 and A549 cells were successfully encapsulated, demonstrating high viability (>95% after 4 days) in these novel hydrogel materials.
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