将两种不相容聚合物（例如，聚乙二醇（PEG）和葡聚糖）的水溶液混合到高于一定阈值浓度时，会导致相分离和双水相系统（ATPSs）的形成，其中每一相都富含一种聚合物。与已被广泛研究的油水系统相比，ATPSs本质上是生物和环境友好的，因为它们完全是水基的，并且提供了一个可应用于生物化学和生物技术的新平台，特别是在提取和纯化生物制品。然而，ATPSs的主要缺点是缺乏结构稳定性。两个水相之间的超低界面张力和相关的宽界面宽度（从几十纳米到数百纳米）使其难以稳定。因此，ATPSs容易发生变形和/或聚结，从而导致液相形状发生快速、不可逆的变化。通过将两相界面复合物与电喷雾、微流体3D打印技术配合使用，已经获得了全水性结构，例如乳液和明确定义的3D结构，具有巨大的应用潜力，包括生物分子/活细胞的封装、生物活性剂的递送，以及组织样结构的产生。
       鉴于此，北京化工大学史少伟研究员、美国马萨诸塞大学Thomas P. Russell教授通过利用聚电解质（PE）和纤维素纳米晶体（CNCs）的界面络合作用，证明了一种独特的两相界面PE/CNC复合物可用于稳定双水相系统，并用于制备全双水相乳液和3D结构。PE/CNC复合物的厚度可以通过调节两个水相之间的渗透应力不平衡进行有效调整，并且在PE/CNC复合物的形成和增厚过程中，单个组件可以连接到所有水相结构中。

文章要点：

1、研究了带正电的聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）和带负电的CNC在葡聚糖和PEG组成的ATPS中的界面络合作用。

2、与界面处产生弹性膜的传统聚阴离子/聚阳离子复合物不同，PDADMAC/CNC复合物表现为具有高渗透性的刚性壳，其允许渗透驱动PEG相渗透到包含葡聚糖相的封装液滴中，从而导致双重乳液的形成。

3、由于 PDADMAC 与 PEG 相的高亲和力以及渗透应力不平衡引起的水流，PDADMAC/CNC 复合物会发生增稠过程，同时可以调节复合物的密度和厚度。

4、通过利用复杂结构的这种增长特性，可以使用单个部件作为构建块来设计和生成层次结构。同时，利用3D打印，可以生产具有出色结构稳定性的全水3D架构。这项研究展示了一个扩展ATPS应用的新平台，其显示出在化学分离、微反应器和组织工程方面的巨大潜力。

图1 PDADMAC/CNC复合物的形成和表征

图2 调整ATPS中PDADMAC和CNC的分布

图3 具有先进功能的全水3D结构

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