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Exploiting Wavelength Orthogonality for Successive Photoinduced Polymerization-Induced Self-Assembly and Photo-Crosslinking

DOI:10.1021/acsmacrolett.8b00741 期刊:ACS Macro Letters 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:21:01
摘要: We report a facile benchtop process for the synthesis of cross-linked polymeric nanoparticles by exploiting wavelength-selective photochemistry to perform orthogonal photoinduced polymerization-induced self-assembly (Photo-PISA) and photo-crosslinking processes. We first established that the water-soluble photocatalyst, zinc meso-tetra(N-methyl-4-pyridyl) porphine tetrachloride (ZnTMPyP) could activate the aqueous PET-RAFT dispersion polymerization of hydroxypropyl methacrylate (HPMA). This photo-PISA process could be conducted under low energy red light (λ max = 595 nm, 10.2 mW/cm2) and without deoxygenation due to the action of the singlet oxygen quencher, biotin (vitamin B7), which allowed for the synthesis of a range of nanoparticle morphologies (spheres, worms, and vesicles) directly in 96-well plates. To perform wavelength selective nanoparticle cross-linking, we added the photoresponsive monomer, 7-[4-(trifluoromethyl)coumarin] methacrylamide (TCMAm) as a comonomer without inhibiting the evolution of the nanoparticle morphology. Importantly, under red light, exclusive activation of the photo-PISA process occurs, with no evidence of TCMAm dimerization under these conditions. Subsequent switching to a UV source (λ max = 365 nm, 10.2 mW/cm2) resulted in rapid cross-linking of the polymer chains, allowing for retention of the nanoparticle morphology in organic solvents. This facile synthesis of cross-linked spheres, worms, and vesicles demonstrates the utility of orthogonal light-mediated chemistry for performing decoupled wavelength selective chemical processes.
作者: Sihao Xu,Jonathan Yeow,Cyrille Boyer
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研究概述 实验方案 设备清单

To develop a facile benchtop process for the synthesis of cross-linked polymeric nanoparticles by exploiting wavelength-selective photochemistry to perform orthogonal photoinduced polymerization-induced self-assembly (Photo-PISA) and photo-crosslinking processes.

The study successfully demonstrated a mild and robust platform for synthesizing cross-linked polymeric nanoparticles of various morphologies using orthogonal light-mediated chemistry, highlighting the potential for wavelength-selective chemical processes in polymer self-assembly.

The study is limited by the need for specific wavelengths of light for polymerization and cross-linking, and the potential for interparticle cross-linking at high concentrations.

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