?/9/22创化科技服务
.料轻Talk?近期，“松弛感”成为了网络热议的焦点，触动了众多人的心弦。但对于科研工作者而言，这种“松弛感”究竟是何方神圣，又该如何理解呢？
高境界的松弛感，在于不过分追求却能巧妙维持某种精妙的均衡既不张扬也不压抑，既不贪得无厌也不患得患失，既无焦虑也无懈怠；不拘泥于过去，也不计较未来，这恰似苯硼酸的特性。亲水与疏水间自如切换，链接与断链间游刃有余，氧化与水解间得心应手；pH值响应、顺式双羟基响应、ROS响应性，苯硼酸这一连串的反应如行云流水，进退有度，完美诠释了“松弛感”所蕴含的科学与美学的双重韵味。本期#材料轻Talk，就让我们一起探寻苯硼酸材料的奥秘。想要了解更多，欢迎随时联系我们，联系方式请见文末！苯硼酸的物化特性苯硼酸，化学式为C6H7BO2，是一种结合了苯环与硼酸的有机化合物。它难溶于水，却能轻易溶解在乙醚和甲醇中，熔点范围为25～26℃。值得一提的是，与多数羧酸提供质子的特性相异，苯硼酸展现出接受电子的路易斯酸性。其硼原子携有一个空的p轨道，使得它能够与提供孤对电子的路易斯碱（例如氢氧根离子、卤离子以及烷氧基离子等）进行结合。▲图：苯硼酸（PhenylboronicAcid，简称PBA）的化学结构式展示。在水中，PBA会因其周围环境的pH值而改变其存在状态。具体来说，当pH低于其pKa时，PBA中的硼原子以sp2杂化形式存在，呈现出平面三角形构象，此时它呈现非离子状态，因此具有疏水性。然而，当pH高于其pKa时，硼原子会与氢氧根离子结合，从sp2杂化转变为sp3杂化，从而形成硼酸盐阴离子四面体构象。这种转变使得PBA从疏水性变为亲水性。正是由于PBA在pH变化时的这些构象和电荷的转变，含有PBA的聚合物能够通过静电和亲疏水相互作用进行组装和崩解，进而在病理微环境中实现药物的释放。▲图2：pH值对水溶液中硼酸与二醇平衡的影响当水溶液中的pH值发生变化时，会对硼酸与二醇之间的平衡产生显著影响。这种影响体现在两者之间的转化速率和平衡状态上。随着pH值的改变，硼酸与二醇的转化关系也会相应地调整，从而改变整个体系的化学平衡。这种变化对于理解PBA在pH变化时的构象和电荷转变具有重要意义，进一步揭示了其在药物释放和聚合物组装过程中的关键作用。2.PBA与顺式双羟基之间的可逆酯化平衡PBA与顺式双羟基之间存在着可逆的硼酸酯化反应。顺式双羟基的种类繁多，包括葡萄糖中的,2-双羟基、聚乙烯醇中的,3-双羟基，以及儿茶酚类中的邻苯二酚结构等。这种硼酸酯键的形成与断裂，与周围溶液的pH值密切相关。当pH值高于PBA的pKa时，PBA会先与氢氧根离子反应生成硼酸盐阴离子，再进一步与顺式双羟基反应形成环状硼酸酯；而当pH值低于pKa时，硼酸酯键则会发生断裂。
此外，硼酸酯键的稳定性还会受到体系中其他顺式双羟基的影响。通常情况下，与PBA结合能力更强的顺式双羟基会与结合较弱的顺式双羟基发生竞争，从而形成更加稳定的硼酸酯结构。这一特性使得通过硼酸酯键构建的材料具有pH响应性（如肿瘤微环境、炎症微环境等）或顺式双羟基响应性（如糖尿病血糖响应性等）。同时，硼酸酯的动态共价键还赋予了水凝胶出色的自修复能力，使其成为理想的仿生皮肤材料。
2.PBA与活性氧（ROS）的反应活性氧（ROS）是一类化学性质活泼的氧分子及其衍生物，包括羟基自由基、超氧阴离子和过氧化氢等。这些物质能与PBA发生反应，其中过氧化氢的反应机理尤为典型。如图3所示，过氧化氢作为亲核试剂，会首先进攻硼的空轨道，导致电子重排，进而形成不稳定的过氧化物中间体。随后，该中间体经过水解脱去硼酸基团，完成整个反应过程。▲图3.：PBA与过氧化氢的反应机理
由于苯硼酸酯不仅展现出pH和顺式双羟基的响应性，还对活性氧（ROS）具有响应性，因此，我们可以利用这些特性来设计包含苯硼酸酯ROS响应性的材料，或是构建出具有多重响应性的材料。这样的设计，将使得药物能够在病理微环境下实现更为精准的选择性释放。
▲图4：过氧化氢诱导苯硼酸酯聚合物裂解的机理示意图
在病理微环境下，过氧化氢的浓度通常较高。由于苯硼酸酯对过氧化氢具有响应性，因此我们可以利用这一特性来设计出能够在过氧化氢作用下实现裂解的聚合物材料。这样的设计，将有助于实现药物在病理微环境下的精准释放。4.PBA中的硼与含氮化合物的配位键形成由于硼原子具有空轨道，而氮原子可以提供孤对电子，因此PBA能够与含氮化合物形成可逆的配位键。这种硼氮配位键的特性，使得聚合物能够与含氮药物（例如阿霉素、蛋白质等）发生相互作用，从而实现药物的负载与有效递送。基于PBA的独特性质，我们可以进一步构建出病理微环境响应性递送系统。这种系统能够根据病理微环境的特性，通过PBA与含氮化合物的配位键作用，实现药物的精准递送与释放。同时，该系统还具有可逆性，能够在药物释放后迅速恢复原状，从而避免不必要的副作用。▲图5.基于PBA构建的药物递送系统这段文本主要介绍了基于PBA构建的药物递送系统，并附上了相关图表。通过引用权威期刊《中国科学：化学》中的内容，增强了文本的可信度和说服力。同时，图表的展示也使得读者能够更直观地了解该系统的构建情况。
唾液酸，作为一种单糖，在肿瘤细胞膜表面常常呈现高表达状态。利用这一特性，含有PBA的材料能够特异性地识别这些肿瘤细胞表面的唾液酸，从而实现靶向肿瘤细胞的目的。②由于肿瘤微环境呈现出弱酸性、高活性氧（ROS）水平以及肿瘤细胞内ATP水平显著高于正常细胞的特点，我们可以利用PBA构建出对pH、ROS和ATP响应的纳米体系。这样的体系能够在肿瘤微环境中实现药物的选择性释放，从而有效减少抗肿瘤药物在正常组织的泄露。③PBA与葡萄糖之间的动态硼酸酯键具有显著的应用价值。这一特性不仅可用于糖尿病患者的血糖监测，还能为智能胰岛素递送提供有力支持。通过构建纳米凝胶和聚合物微针贴片等创新技术，有望实现胰岛素的深入渗透与精准释放。④在炎症微环境中，高水平的ROS（活性氧物质）普遍存在。基于此特点，设计并制备含有PBA的材料成为可能。这类材料能够借助ROS的作用实现崩解，从而释放出抗炎药物。同时，材料本身也具备清除ROS的能力，有助于缓解炎症反应。⑤借助PBA的高分子材料，生物大分子（如基因和蛋白质）能够高效递送至细胞内。继续探索科研前沿，请
本文编辑：佚名
转载请注明出地址 http://www.hfwqh.com/ptzl/16321.html
