近年来，纳米瓶由于能够快速装载化学试剂、生物效应物、治疗诊断剂和纳米级物体而受到了相当大的关注。 它们已被用于与催化、污染物分离、控释和药物输送一系列应用中。在这些应用中，治疗诊断试剂或生物效应器的封装引起了最多的关注。纳米瓶的高负载能力确保了载体材料的最少使用，以减少其在体内的潜在毒性。同时，开口允许装载 / 释放各种类型的 载 物，无论其大小和疏水性如何。开口也可以设计成具有智能功能，以实现有 效载荷的刺激响应释放。
对于纳米瓶制造，在空心颗粒壁上仅创建一个开口至关重要 。例如，聚苯乙烯 (PS) 纳米瓶是通过冷冻干燥用苯乙烯或甲苯膨胀的商业 PS 球体制造的。在这种方法中， 溶剂的缓慢蒸发对形成单个开口起着至关重要的作用 。同样，通过提取封装在聚合物基质中的溶剂 可制备 由聚氨酯、聚己内酯或聚甲基倍半硅氧烷制成的纳米瓶。这种方法仅适用于某些类型的聚合物，并且产品往往具有较宽的尺寸分布。 另一种制造纳米瓶的方法涉及在模板的整个表面上选择性 沉积一层薄薄 的固体材料 。为了实现这种选址沉积，模板必须采用不对称的Janus结构或位于界面处。例如，均匀的SiO 2 通过使用 Au-PS Janus 粒子进行模板化，获得了具有单个开口的纳米瓶。这种方法的成功关键取决于能够精确控制用于制备Au-PS Janus粒子和沉积SiO 2 壳。
封装在固体壳中的 PS球体的膨胀会自动产生Janus 粒子。 佐治亚理工学院 夏幼男 团队 证明了 膨胀诱导压力可创建壳 的 单个开口， 以此 制造均匀的聚多巴胺 (PDA) 纳米瓶 。PDA具有良好的生物相容性 ，且在 可见光和近红外 (NIR) 区域表现出强光吸收， 因此被 用于控释/光热疗法的有效光热剂。图 1A显示了制造方法的示意图。在用PDA制 成的薄壳涂覆商业 PS球体的表面后，引入甲苯/水乳液来膨胀PS核。吸收甲苯后，膨胀的PS会对 PDA 外壳产生压力。当压力超过阈值时，它会在外壳上戳一个洞，让膨胀的 PS 从开口逸出。随着PS的挤出，对PDA外壳的压力将被释放，确保只产生一个孔。在用乙醇淬灭溶胀过程并用纯四氢呋喃 (THF) 溶解PS后，获得表面有单个开口的PDA纳米瓶。与之前依赖使用 Janus 粒子的方法不同，这种方法基于商业PS球体，通过膨胀自动戳孔，使得大规模生产均匀的纳米瓶成为可能。 纳米瓶可用作封装 各种类型货物（包括小分子和大分子）的多功能平台。当与热敏材料共同装载时，可以通过直接加热或 PDA 启用的光热加热以受控方式释放 载 物 。
图1， A) PDA 纳米瓶合成所涉及的两个主要步骤。B-D) B) PS@PDA 核壳颗粒的 TEM和 SEM图像，C) 通过在 1% 甲苯/水乳液中溶胀核-壳颗粒获得的 PS-PDA Janus 颗粒然 ， 后用乙醇淬灭，以及 D) 用纯 THF从Janus颗粒中溶解PS后获得的PDA纳米瓶。
相关论文以题为 Polydopamine Nanobottles with Photothermal Capability for Controlled Release and Related Applications 发表在《 Adv. Mater. 》上。 通讯作者 是 佐治亚理工学院 夏幼南教授 。
参考文献：
doi.org/10.1002/adma.202104729