一种利用阳离子自由基作为引发剂构建了光热转换触发的“杀菌释菌”系统

当前，光热转换在癌症诊疗、海水淡化等领域被广泛研究，引起了高度的关注。开发新型光热转换材料是这一研究领域的关键。有机光热材料大多具有长的共轭结构，使其吸收波长能够扩展到红外区域，可实现对太阳光中占比近50%的红外光有效利用。而长的共轭结构会带来刚性高、难加工等问题，如，其难以同热塑性材料一样能够被热加工；即便部分材料能够被溶解加工，也需要大量特殊有机溶剂，不可避免地会对环境造成影响。

为了解决这一问题，来自中国人民大学的王亚培课题组提出用热塑性能极佳的橡胶，即反式聚异戊二烯（Trans-1，4-polyisoprene，TPI）作为基材，通过后掺杂的形式将碘导入共轭结构，赋予原本乳白色的聚异戊二烯以黑色的性质，使其具有光热转换性能。在红外光照射下，碘掺杂的TPI可以在0.9W的光功率下，升温超过160℃。此外，他们借助多维数字打印技术，设计并制造了一种能将太阳能转换成热能的TPI护膝，实现了对TPI的可定制化加工和黑化，为个性化光热转换产品制造提供了新的解决办法。（DOI:10.1002/chem.201704715）

前一工作中，研究者发现在碘掺杂处理后的TPI表面具有阳离子自由基。基于这一发现，该课题组发展了一种利用阳离子自由基作为引发剂，在黑化TPI表面引发热敏型异丙基丙烯酰胺（NIPAM）聚合的方法。不同于传统的ATRP或RAFT方法，这种方法仅需一步碘蒸气处理，新颖巧妙、操作简单，不需要特殊的催化剂也无需严格的除氧过程。而且，黑化TPI的光热转换可以调节碘的光控释放，从而杀死细菌。

光热转换导致的温度变化也会引发PNIPAM链构象的变化，促进了死亡细菌的清除。基于这种新型表面接枝方法与材料本身优异的光热转换性能，研究者成功构建了光热转换触发的“杀菌释菌”系统。