生物基材料是以生物質(zhì)或生物基化學(xué)品為原料，通過(guò)生物或化學(xué)方法獲得的高分子材料，具有固定二氧化碳、可降解、環(huán)境友好等資源優(yōu)勢和性能特性。圍繞生物基材料開(kāi)發(fā)，K&k團隊以植物油、氨基酸、檸檬酸、糖等生物基化學(xué)品為基礎原料，基于微流場(chǎng)反應技術(shù)，通過(guò)構效關(guān)系研究，構建生物基聚氨酯、生物基聚酯、生物基增塑劑等為主的生物基材料產(chǎn)品工程。近日，K&k團隊結合前期研究成果以及國內外相關(guān)研究進(jìn)展，應邀在Progress in Polymer Science（Cite Score=41.1, IF=22.6）發(fā)表了題為Chemoselective Polymerization的評述論文（https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2021.101397），闡述生物基材料制造過(guò)程中的反應選擇性調控問(wèn)題。我校生工學(xué)院郭凱教授為通訊作者，朱寧教授為第一作者。

     生物基材料由于原料組份的復雜性和過(guò)程控制的選擇性等問(wèn)題，導致對過(guò)程強化技術(shù)要求較高。巰基功能化生物基可降解聚酯是一類(lèi)高附加值的不對稱(chēng)聚酯多元醇，在多方面具有應用價(jià)值。然而，由于巰基能夠與羥基競爭參與聚合反應，以巰基醇作為多功能引發(fā)劑(multifunctional initiator)難以通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合獲得理想的目標產(chǎn)物，需要繁瑣的保護和脫保護步驟。針對上述問(wèn)題，K&k團隊將微流場(chǎng)反應技術(shù)(Chem Eng J, 2018, 333, 43-48等)與酶催化(Chem Eng J, 2019, 356, 592-597等)相結合，發(fā)展了微尺度連續流化學(xué)選擇性聚合方法，無(wú)需保護基團，巰基醇直接引發(fā)開(kāi)環(huán)聚合，選擇性最高可達99%，高效獲得窄分布的巰基功能化生物基可降解聚酯(獲授權美國專(zhuān)利US10214755B2、US10040898B2等)。

     在上述化學(xué)選擇性聚合(Chemoselective Polymerization)體系中，除了以巰基醇為代表的多功能引發(fā)劑，還包括但不限于，含有多反應位點(diǎn)的多功能單體(multifunctional monomer)難以避免交聯(lián)的發(fā)生，混合單體(mixed monomer)以及混合機理(mixed mechanisms)往往只能得到無(wú)規共聚物或者混合物，一直是該領(lǐng)域的重大挑戰。近年來(lái)，基于催化劑設計、轉換策略以及外界刺激等，學(xué)術(shù)界發(fā)展了一系列新型可控聚合體系，獲得了傳統方法無(wú)法制備的功能高分子與生物基材料，例如，由雙乙烯基單體或者雙環(huán)氧單體，可以分別得到側鏈含有雙鍵或者環(huán)氧的線(xiàn)形聚合物，含有丙交酯、己內酯、環(huán)狀酸酐、環(huán)氧化合物/二氧化碳的二元或者多元單體混合物，或者由遵循不同聚合機理的乙烯基單體和環(huán)狀單體組成的混合物，能夠得到多種結構規整的嵌段/多嵌段共聚物。該文既對K&k團隊的研究工作進(jìn)行了總結，也對國內外學(xué)者的相關(guān)研究進(jìn)行了梳理和歸納，并且對化學(xué)選擇性聚合面臨的機遇與挑戰進(jìn)行了前瞻性評述，期待對生物基材料的發(fā)展起到借鑒作用。