胡君：天然三萜软物质材料

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北京化工大学软物质科学与工程高精尖中心胡君教授课题组一直致力于天然产物功能材料及体系的构建，其核心是通过分子基元的设计与合成，利用各种非共价键力与分子组装技术制备功能材料，揭示天然有机分子在超分子组装和高分子材料中的普适规律，拓展其在生物医药和农用助剂中的应用。

近期，他们采用天然三萜(triterpenes)水凝胶原位自发还原重金属离子的方法，构建了具有良好导电性、电化学活性、生物相容性和力学性能的杂化凝胶，并在一定程度上实现了重金属离子污染的“变废为宝”。他们通过对天然三萜化合物甘草次酸(glycyrrhetic acid, GA)进行简单化学修饰，得到其单磷酸酯分子(MGP)，并在氢键和范德华力的驱动下形成超分子水凝胶。将该凝胶放置于含重金属离子的水溶液中，水凝胶可以原位自发地将重金属离子还原成相应的金属纳米颗粒，且纳米颗粒很好的分散在凝胶的纤维网络结构上，减少粒子团聚的同时，增强了杂化凝胶的力学性能。

该杂化凝胶表现出优异的电化学活性和导电性，且其导电性随水凝胶中水含量的降低逐渐升高。他们还研究了MGP水凝胶对不同重金属离子的还原能力。依据重金属离子的氧化还原电势，MGP水凝胶可以不同程度地将Au3+、Pd2+、Cu2+、Ni2+、Fe2+、Zn2+等离子从模型废水中萃取出来，并还原成相应的纳米颗粒，吸附在凝胶纤维上，实现了由废水离子到导电杂化材料的转变。此外，在细胞培养实验中该杂化凝胶表现出较低的细胞毒性，具有良好的生物相容性。

相关成果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 17352-17358 (DOI:10.1021/ acsami.8b03569)。

此外，胡君课题组与清华大学化学系巨勇教授课题组合作，在甘草次酸准聚轮烷的构筑与调控方面开展了相关工作。他们在前期β-环糊精(β-CD)与甘草次酸主客体作用的研究基础上，开发了γ-环糊精(γ-CD)/甘草次酸主客体对，并基于以上两种生物相容的主客体对，以甘草次酸聚氨酯作为客体主链高分子，分别与β-CD和γ-CD进行嵌套。由于GA与β-CD和γ-CD尺寸匹配程度不同，他们证明了β-CD可同时嵌套在GA骨架和聚乙二醇(PEG)链段上，而γ-CD只能选择性地嵌套在GA骨架上，并阐明了相关嵌套机理。利用此差异，他们成功构建了两种不同的具有精准可控超分子结构的“项链状”准聚轮烷。该工作为构建生物相容的(准)聚轮烷结构及其结构的精准调控提供了新思路。

相关成果发表在ACS Macro Lett. 2018, 7, 1131-1137 (DOI:10.1021/acsmacrolett.8b00560)

同时，胡君课题组还与中国农业大学应用化学系杜凤沛教授课题组合作，利用天然三萜皂苷甘草酸(glycyrrhizic acid, GL)作为生物表面活性剂，通过其优良的自组装行为，在油水界面和连续相中构建了稳定的三维网络状结构，制备了一种环境友好的农用皮克林乳液(Pickering emulsion)和乳液凝胶。结果表明，仅1 wt%的甘草酸就可以稳定80 wt%的农用油，在大幅度降低传统表面活性剂用量的同时，还赋予了体系优良的耐酸碱性和触变性，为解决当下农药储存运输及农业环境污染问题提供了一种新方法。

相关成果发表在Chem. Eur. J. 2018, 24, 11703-11710 (DOI:10.1002/chem.201801619)。

感谢国家重点研发计划和国家自然科学基金对上述研究的支持。

论文链接：

[1] https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facsami.8b03569

[2] https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facsmacrolett.8b00560

[3] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201801619