《Science》子刊：高分子定格水之形

来源：高分子科学前沿

作者：刘田宇  来源：高分子科学前沿

面对流动无形的液态水，你曾想过去定格它的某一瞬间吗？

意大利应用科学和智能系统研究所（Institute of Applied Science andIntelligent Systems）Sara Coppola博士、Pietro Ferraro博士及其同事近日在《Science Advances》上展示了一种他们定格水形状的方法：通过聚乳酸羟基乙酸共聚物 [Poly(lactic-co-glycolicacid), PLGA] 在水滴表面快速形成包覆膜。

作者们利用25 wt% PLGA（分子量38~54 kDa）的碳酸二甲酯溶液（dimethyl carbonate, DMC）通过在水表面形成PLGA膜而捕获水的形状（视频、图1）。无论是附在基底上的水滴，悬在滴管头上的水珠，或是位于两平面间的水桥，当接触到PLGA溶液后，PLGA薄膜皆可在其表面上于数秒之内形成，从而固定水滴的瞬态形状。

PLGA在水滴表面快速成膜。

图1. PLGA溶液在（a）水滴，（b）水珠或（c）水桥表面形成PLGA膜，锁定水表面形状。图片来源：Science Advances。

PLGA在水表面的成膜过程涉及界面溶液铺展、溶剂扩散与相分离成膜三个过程（图2）。当PLGA溶液接触到水后，由于PLGA溶液与空气的界面张力小于水与空气的界面张力，PLGA将迅速铺展在水表面。伴随PLGA完全铺展，溶剂DMC扩散至水中。此时PLGA层中水浓度逐渐增大，从而使PLGA分离出来（水为PLGA的劣溶剂），在水表面形成包覆膜。

图2. PLGA在水表面成膜的过程：（a）界面张力差异促使PLGA溶液在水表面完全铺展；（b）DMC溶剂扩散至水中，PLGA触水成膜。图片来源：Science Advances。

在水表面形成的PLGA膜具有高透明度、防水性和透气性。紫外-可见吸收光谱表明一张5微米厚的PLGA膜在250至800纳米波长区间的透光率高于90%。水蒸汽渗透率为140±8 (g µm)/(m2 day atm)，比聚乳酸均聚物薄膜的水蒸气渗透率小至少一个数量级。氧气渗透率高达(1.90±0.12)×105(cm3 µm)/(m2 day atm)。

本文所展示的PLGA覆膜法有多种用途。例如，利用琼脂水凝胶制作PLGA印章（图3a）或利用附着在水凝胶表面的PLGA膜培养干细胞（图3b）。

图3. （a）在琼脂水凝胶表面喷涂PLGA溶液制作PLGA印章。（b）利用附着在立方体水凝胶表面的PLGA膜培养人骨髓间质干细胞。图片来源：Science Advances。