聚合物电解质包裹金核银壳纳米棒制备双模式光学细胞成像探针

报道了一种新型的荧光及表面增强拉曼散射(SERS)双模式光学成像探针. 该探针以金核银壳纳米棒为SERS增强基底, 其表面标记拉曼分子产生SERS信号. 随后通过层层吸附的方法在标记了拉曼分子的金核银壳纳米棒表面包裹聚合物电解质. 最后在聚合物电解质层上连接异硫氰酸荧光素产生荧光信号. 将探针置入HeLa细胞, 实现了荧光、SERS双模式成像. 该探针具有以下优点: (1) 能产生荧光、SERS两种信号, 实现双模式光学成像; (2) 金核银壳纳米棒具有优异的SERS增强能力, 使得探针进入活细胞后仍能提供高信噪比的SERS信号; (3) 聚合物电解质在形成隔离层避免荧光信号被金属淬灭的同时, 提高了探针的生物兼容性. 这种双模式光学成像探针在药物输运和肿瘤靶向等研究中具有重大的应用前景.     

圆柱壳层中自驱动微丝超簇形成

生命物质一般通过能量消耗过程自组装成功能结构,组装过程往往在受限环境中发生.理解受限状态下活性链结构和动力学对理解生命系统的行为具有重要意义.本文采用朗之万动力学模拟,研究了自驱动微丝在圆柱壳层内的结构和动力学,发现微丝呈现两态:熔态和超簇态.超簇态的形成依赖于微丝的面积分数、自驱动力大小和微丝刚度.适当的刚性和自驱动力是超簇形成的必要条件,体积排斥效应和自驱动力产生的有效吸引作用是超簇形成的物理机制.超簇形成后在壳层内可能呈现沿圆柱轴向的匀速平动和垂直于轴向的匀速转动.在固定微丝面积分数的条件下,半柔性微丝随着自驱动力的增加呈现熔态的重入现象;固定驱动力大小而改变刚性大小,同样会导致熔态的重入,表明链的刚性过大或过小都不利于超簇的形成.     

"叱咤风云"的新技术

防爆气凝胶:超强隔热挡炸药 2009年,凝胶将在组织再生及防护领域发挥重要作用.美国研究人员正在利用水凝胶帮助骨骼再生.这种新型水凝胶毹像脚手架一样,支撑新组织的生长.据悉,新型水凝胶制品可与人体自身的血小板协同工作,生成可支撑软骨再生的组织构架.它含有具超强吸收能力的聚合物链,将用于促进长有龋洞的牙齿组织再生.     

超分子聚合增强的聚合物自组装:制备功能性超分子材料的新方法

正大分子自组装长期以来主要是指共价聚合物的自组装,目前已经制备了各种尺度和维度的超分子材料,并在生物医药、仿生、化学传感等领域展示出了重要的应用前景.近年来随着超分子聚合物的出现,超分子聚合物的自组装研究也逐渐引起了广泛关注~([1～4]).由于超分子聚合物     

人工肌肉

高分子凝胶具有使化学能直接转换为机械能的特性。作为化学-机械能转换执行元件材料的开发项目,本文介绍了由反复冻结法得到的聚乙烯醇系水凝胶,这种凝胶含有聚合阴离子和聚合阳离子,用它制成的人工肌肉具有可观的机械功率。现在正在寻找一个最佳的制作条件,使其功率重量比与真正骨骼肌肉的功率重量比更接近,但要制成这样的人工肌肉装置,必须解决控制方法、合成技术、提高能量转换效率等一系列的乃至后续的许多课题。     

基于谷氨酸树枝状两亲分子的超分子水凝胶的收缩及其功能化应用

超分子凝胶是基于低分子量凝胶剂分子在溶剂中通过分子间非共价相互作用自组装形成的具有网络骨架结构的半固态、半液态的软物质材料,其易于制备、组装结构多样并具有多重刺激响应性,有望在智能材料等领域得到应用.刺激响应性包括一些物理或化学刺激,如温度、pH、离子强度、磁场、电场、光照、氧化还原、化学及生物物质等,凝胶材料可以在这些刺激下发生诸如凝胶的形态(溶胶-凝胶)、体积(收缩-膨胀)和形状(形状记忆)等的可逆变化.其中,可以发生宏观上的体积相转变的刺激响应性水凝胶尤为引人注目,在药物释放、生物感应、可控微流阀门以及组织修复愈合等方面具有广阔的应用前景.本文介绍了一种基于谷氨酸树枝状两亲分子的具有体积收缩功能的超分子水凝胶,阐述了该凝胶体系对金属离子、pH、温度和光等刺激信号的响应及其可逆收缩-膨胀机理,并介绍了利用超分子凝胶的收缩特性在混合染料分离、可视化手性识别与检测、手性光学开关和药物释放等领域的应用.     

模板法制备水凝胶微粒三维有序结构

以聚合物有序孔为模板, 制备异丙基丙烯酰胺/丙烯酸共聚物凝胶微粒的三维有序排列结构. 重点考察了其pH响应特性, 揭示其在可调光子晶体方面具有潜在的应用. 以有序凝胶为模板通过二氧化钛的溶胶凝胶过程, 制备了单分散二氧化钛微球三维有序排列结构, 并研究了其形成机理.     

类弹性蛋白多肽介导的二氧化硅仿生矿化

仿生矿化是目前先进无机材料制备的重要手段之一,经仿生硅化所制备的二氧化硅具有更优越的性能.因此,开发能介导仿生硅化制备新型二氧化硅材料的多肽具有重要理论和应用价值.本文报道了一种具有仿生硅化能力的新型多肽——类弹性蛋白多肽(ELPs120).经化学测定、红外分析、元素分析及电子显微镜等表征手段证实ELPs120具有独特的仿生硅化性能:ELPs120能在pH2.2~9.6的缓冲液中介导硅酸仿生硅化;且在浓度更低的条件下,其仿生硅化所需时间更短(约100 s),仅为其他多肽所需时间的1/6.此外,它能在盐酸-巴比妥钠(无磷酸根离子)缓冲液中形成浓度为1472.60μg/mL的二氧化硅,表明其仿生硅化不依赖于磷酸根.上述特性暗示ELPs120可能存在介导硅酸仿生硅化的新机制.由ELPs120特殊的自分离特性,其制备更为简单,在二氧化硅仿生制备领域应用潜力巨大.     

2,6-薁和双噻吩酰亚胺共聚物的设计合成及载流子传输性能

本文通过聚合单体的理性设计和直接芳基化聚合策略,实现了薁基聚合物主链中薁单元偶极取向排列方式的精准调控,合成了3个基于2,6-薁和双噻吩酰亚胺的共轭聚合物P(AzBTPD-1)、P(AzBTPD-2)和P(AzBTPD-3),其主链中薁单元偶极排列方式分别为无规、偶极相反和偶极高度一致.通过紫外-可见吸收光谱和循环伏安法对聚合物的光谱和电化学性质进行研究.基于3个聚合物的有机场效应晶体管(OFET)器件均表现出n-型半导体特性,其中薁单元偶极取向排列高度一致的聚合物P(AzBTPD-3)表现出最优的器件性能,电子迁移率可达0.027 cm²V^-1s^-1.本工作精准调控了2,6-薁共轭聚合物主链中薁单元偶极取向的排列方式,为薁基聚合物的合成化学和结构-性能关系研究提供了新思路.     

二苯酮-胺端基聚甲基丙烯酸甲酯引发烯类单体光聚合

我们在前文中报道了二苯酮(BP)-苯胺引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)光聚合,证明BP与苯胺相互作用产生的两个自由基中,只有苯胺自由基引发聚合。它结合到聚合物链端,成为二级胺端基。对得到的聚合物进行端基分析表明每个聚合物链上平均有接近一个胺端基。本文研究用此种聚合物与BP结合,引发烯类单体光聚合,并对所得的嵌段共聚物初步表征。     

金纳米棒:性能、制备、修饰、生物成像技术及应用

随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的金纳米棒由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域.本文结合本课题组在该领域的研究经验,综述了金纳米棒的制备方法、光学性能和表面修饰方法;并从金纳米棒局部等离子共振特性出发,综述了金纳米棒的暗场散射成像、双光子荧光成像、光声断层成像、光学相干断层扫描、X射线计算机断层扫描、表面增强拉曼散射成像等生物成像技术.同时阐述了金纳米棒在生物成像、医学诊断和联合治疗等领域中的应用进展.     

部分交联聚丙烯酰胺用于毛细管凝胶电泳蛋白质分离

以高分辨低黏度可替换的部分交联聚丙烯酰胺作为毛细管凝胶电泳的分离筛分介质, 实现了溶菌酶、细胞色素C、核糖核酸酶A和胰蛋白酶4种碱性蛋白的基线分离. 该聚合物材料具有的动态涂渍能力减少了毛细管壁对蛋白质的吸附, 显著改善了分离重现性. 混合使用两种部分交联聚合物, 分离分辨率和塔板数获得进一步提高. 初步实验研究结合分离机制的解析, 这种具有多种优异性能的部分交联聚丙烯酰胺聚合物材料, 介于交联聚合物凝胶和非交联线性凝胶之间的一个中间状态, 有望在毛细管电泳以及微流控芯片电泳等生物分离领域发挥重要作用.     

主体分子型非病毒基因载体的基础应用

设计并制备了一种新的具有分子探针功能的主体分子型非病毒载体-邻菲啰啉-b-环糊精衍生物主体分子(DZY-1), 应用凝胶电泳法研究探讨了DZY-1与DNA相互作用及客体分子对该主体分子诱导DNA凝聚的影响; 并进一步研究探讨了单一主体分子、主/客体分子配合物诱导DNA分子凝聚和聚合所形成的超分子聚合物抗限制性内切酶(HindⅢ)酶解的特性. 应用扫描电子显微镜(SEM)观测到该主体分子、主/客体分子配合物与DNA分子相互作用形成超分子聚合物的微观结构形态. 阐述了其作为非病毒基因载体可能的传递机制, 为设计、制备新的非病毒基因载体提供了一种新途径.     

基于分子导线效应的聚苯乙炔-吡啶荧光共轭聚合物传感信号放大研究

具有分子导线效应的荧光共轭聚合物, 能对响应信号起放大作用, 在光化学传感器设计中可用来进行痕量分析. 利用Sonogashira 偶合反应合成了一系列新的聚苯乙炔-吡啶荧光共轭聚合物. 考察了结构的改变对它们物理性质和光谱特性的影响, 并通过Pd²⁺熄灭这些共轭聚合物荧光的效率不同, 讨论了共轭聚合物结构的调整对响应信号的影响. 结果表明吡啶环含量及位置调整是影响二价钯离子熄灭这些共轭聚合物荧光效率的重要因素; 具有分子导线效应的吡啶环嵌段的荧光共轭聚合物PⅠ对Pd²⁺离子有最大的特异性响应, 相对其单体模型分子, 其传感响应信号放大近65倍.     

立构嵌段聚合物的合成方法

高分子合成是高分子科学的基础,高分子合成中探索和开发新的催化体系、新的聚合方法来控制聚合物的微观结构进而赋予材料优异的物理化学性能是推动高分子科学向前发展的极其重要的研究课题.立构嵌段聚合物是一种特殊的聚合物,其各嵌段链是由相同的结构单元组成但各嵌段链构型不同,此类聚合物在性能上常常表现出类似于热塑性弹性体的性质.因此,立构嵌段聚合物的合成引起了人们的极大关注.本文综述了几大类立构嵌段聚合物(包括聚丙烯,聚双烯烃,聚丙烯酸酯以及聚乳酸等)的合成方法,并详细介绍了制备中所用的催化体系以及聚合机理.     

用应力回复的实验方法来研究水解聚丙烯酰胺的黏弹特性

聚合物溶液在强化采油工业中有着十分重要的应用, 其独特的黏弹特性在提高微观驱油效率方面发挥了巨大的作用. 采用应力回复的实验方法对水解聚丙烯酰胺溶液的黏弹性进行了较为系统的研究. 研究表明水解聚丙烯酰胺溶液的黏弹性随浓度的增大而不断地增强; 随阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)含量的增加, 黏弹性降低; 氯化钠的加入对黏弹性有破坏作用.     

~(13)C-NMR技术研究聚丙烯构型

自从~1H—NMR技术被应用于研究溶液烯烃聚合链构型后,为确定丙烯聚合链的真实构型提供了有力的研究手段。但是由于~1H—NMR波谱的化学位移比较小,造成谱线之间相互重迭,给图谱的分析带来困难。随着NMR技术的迅速发展,Zambelli等用质子全去偶~(13)C—NMR技术得到了分辨率好、灵敏度高的聚丙烯模型化合物的谱图,迅速开展了~(13)C—NMR技术在聚丙烯中的应用。     

乳液模板法构筑聚合物表面有序多孔膜及孔结构功能化

模板结合自组装方法在获得聚合物表面有序孔结构和实现聚合物表面孔结构的各种应用方面具有简单方便的特点.本文介绍和评述了通过形成乳液的方法,将水分散到聚合物的溶液中,并利用乳液的动态融合和界面能的平衡作用,伴随溶剂的挥发过程,实现水滴的有序阵列作为模板的有序多孔膜的制备.与自上而下的水蒸气模板法不同,乳液模板法的优势是引入的稳定剂同时也是孔内表面的修饰剂,可以实现孔结构的表面同步自组装修饰和新组分引入.本文也介绍了乳液模板法在表面有序孔结构应用方面的新特性.     

液滴蒸发形成单根分散的合成Imogolite纳米管

用透射电子显微镜和电子衍射技术研究了合成Imogolite液滴干燥形成的纳米管聚集形态. 研究表明, 液滴在空气中干燥时, 当溶液浓度较高时, Imogolite纳米管形成紧密缠结的网状结构；当溶液浓度较低时, Imogolite纳米管形成取向的管束结构. 在乙醇气氛下干燥时, 观察到了单根分散的Imogolite纳米管, 证实了合成的Imogolite纳米管长度具有多分散性.     

甲基丙烯酸三苯甲酯不对称聚合过程中的立体化学

甲基丙烯酸三苯甲酯(TrMA)在不对称聚合中,当有手性配体鹰爪豆碱((—)-S_p)存在时,可形成具有单手螺旋链构象的旋光性聚合物。Vogt用TrMA的活性二聚体作引发剂,聚合TrMA,结果表明,右手螺旋链的聚甲基丙烯酸三苯甲酯(PTrMA)的主链上各不对称碳原子均为S型,而Okamoto借助色谱拆分PTrMA低聚物的方法得出了相反的结果,至于手性配体决定螺旋方向的原因则未见报道。本文从单体构象,配体(—)-S_p的构象及PTrMA活性端的烯醇式构型,研究了TrMA在不对称聚合过程中的立体化学。