接枝高分子对纳米-生物界面黏附性能的调控

接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为在生物医学领域具有广泛应用,相关研究也具有重要的理论意义,从而获得了持续的关注.本文对接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为所涉及的物理化学机制进行了梳理.通过在纳米药物表面接枝聚合物,可以抑制生物小分子的随机吸附,从而减少蛋白冠厚度,减轻免疫反应,延长药物的体内循环时间.此外,聚合物接枝还能改变药物载体的表面结构性能,从而提高其在生理组织中的输运效率.本文涉及的机理分为两大类:界面物理和界面化学.前者主要关注微观结构和形态,可以通过接枝密度、接枝长度、链拓扑等进行调节.本文着重介绍了与接枝聚合物的高熵特性密切相关的两种物理机制:熵弹空间位阻和链段动力学.后一类机理通过特殊的化学基团实现,特别是官能团的亲疏水性.通过在接枝链上加入适当的化学基团修饰,可以获得更好的稳定性和更强的生物分子吸附抑制.此外,通过化学基团对温度、光照、pH的依赖性,可以对接枝聚合物涂层的生物黏附性能进行动态调节,实现对外部刺激响应智能化.本文有望为该领域未来的基础理论研究和先进材料开发提供参考.     

两端接枝聚合物的金纳米棒在乳液液滴中的受限组装

聚合物接枝金纳米棒(polymer grafted gold nanorods, AuNRs@Polymer)不仅具有聚合物的稳定性、功能性和可设计性,还具有金纳米粒子(gold nanoparticles, AuNPs)的光学、光热转换、等离子体等性质,在成像、光电器件和药物控释等领域具有重要的应用前景.两端接枝聚合物的金纳米棒(AuNRs@End-Polymer)由于聚合物选择性接枝在金纳米棒的两端,易形成软硬兼具的哑铃状纳米粒子(类似ABA型嵌段共聚物).哑铃状纳米粒子受其两端特殊的空间位阻影响,在受限空间中难以形成紧密稳定的肩并肩结构,而更倾向于形成倾斜、交叉或螺旋排列等新颖结构.本文系统地研究了三维受限空间的尺寸以及纳米粒子形貌等因素对AuNRs空间排布的影响,并构建了一系列有序组装结构.     

表面引发氮氧自由基聚合反应制备聚苯乙烯/SiO2纳米复合材料

将过氧基团锚固于纳米SiO₂粒子表面, 进而通过表面原位引发苯乙烯聚合制备了聚苯乙烯(PS)/SiO₂纳米复合粒子. 纳米SiO₂经亚硫酰氯(SOCl₂)处理, 再与叔丁基过氧化氢(TBHP)反应锚固形成过氧引发基团, 通过表面引发氮氧自由基聚合反应引发苯乙烯聚合, 制备了纳米氧化硅表面接枝聚苯乙烯/SiO₂ (PS-g-Silica)纳米复合材料, 利用红外光谱、透射电子显微镜、原子力显微镜、热重分析等测试方法对制备的纳米复合粒子进行了表征与分析, 结果表明表面引发氮氧自由基聚合反应可以制备良好的PS/SiO₂纳米复合材料.     

Au/SiO2纳米复合材料的消光性质

利用共溶胶蒸发诱导自组装方式制备有序介孔SiO₂薄膜组装Au纳米粒子, 合成了三种Au/SiO₂纳米复合材料. 光谱分析表明, 介孔结构将影响复合材料消光特性; 改变浸渍时间, Au纳米粒子体积增大并导致复合材料消光谱红移增强. 基于Maxwell-Garnett(MG)理论, 利用简化模型对复合材料的消光特性进行了分析, 定性说明了复合材料消光特性存在差异的原因. 在材料制备过程中, 通过选用不同表面活性剂或者控制浸渍反应时间, 能对Au/SiO₂纳米复合材料的消光性质进行调控.     

电子束辐射接枝EVA共聚物薄膜阻燃性能的研究与表征

辐射(电子束、γ-射线等)接枝常用于改善高分子复合材料间的相容性,进而提高材料的力学性能,Wilkie曾研究了光化学接枝后聚合物的热降解行为和阻燃性能,为了扩大辐射接枝技术的应用范围,我们以不同VA含量的EVA共聚物为基础,尝试通过电子束预辐射接枝促进聚合物热降解成碳性能(charring),以达到聚合物阻燃的目的并对其燃烧性能做出全面的表征,研究结果表明电子束预辐射接枝确是一个值得研究和开发的新型阻燃途径,1 实验(1)压片成形 用双辊混炼机将EVA材料在适当温度下分别压制成约0.4,1.2,3.2     

CdS-玻璃0—3nm复合材料的制备和量子尺寸效应

1 引言随着高新技术的发展,光电子学对非线性光学材料的需要愈来愈迫切。自从日本物理学家久保亮五首次提出金属纳米粒子的“Kubo效应”以来,纳米材料的研究异常活跃。纳米材料的研究已从金属粒子扩展到金属氧化物、极性化合物和半导体等。纳米复合材料提供了一种最容易的方式来研究低维量子阱材料(量子点、量子线等)。0—3nm复合材料就是将0维的量子点分散在3维的基体里面。3维的基体有玻璃、聚合物、无机     

含氟聚合物表面光接枝改性及其与EVA热熔胶粘接性能

含氟聚合物由于良好的耐候性、抗紫外辐射性能和化学稳定性,是太阳能电池背板的关键组成材料.但由于含氟聚合物表面能低,普遍存在与封装太阳能电池组件的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜粘接性差的缺点.本文利用紫外光接枝技术对含氟聚合物膜进行表面改性,将丙烯酸丁酯-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯共聚物(PBA-TMPTA)接枝在含氟聚合物表面;研究了辐照时间、单体组成和单体浓度对接枝反应的影响;对接枝前后膜表面的化学组成和表面形貌进行了表征,结果表明紫外光接枝反应能够成功地在含氟聚合物膜表面引入接枝层.PBA-TMPTA共聚物改性后的含氟聚合物与EVA胶膜层压粘接后剥离强度可达未改性膜的15倍以上(17.6N/cm),而接枝含有羟基和羧基官能团的共聚物并不能改善其粘接性能.通过模型实验推断合成PBA-TMPTA过程中未反应的双键参与了粘接界面的化学反应而形成了界面间的共价键,因此界面粘接性能的改善主要是由于化学键作用而非物理作用.     

基于聚乙二醇-聚乙烯亚胺与超顺磁性氧化铁的前列腺癌靶向核磁共振显像纳米探针

采用单甲基醚聚乙二醇(mPEG-OH)接枝支化聚乙烯亚胺(hy-PEI), 得到水溶性共聚物聚乙二醇接枝聚乙烯亚胺(mPEG-g-PEI), 通过配体交换的方法包裹超顺磁性四氧化三铁纳米粒子(SPIO), 再通过功能化的聚乙二醇(mal-PEG- COOH)与活化的前列腺干细胞抗原(PSCA)单克隆单链抗体结合, 获得前列腺癌细胞靶向核磁共振显像纳米探针. 研究表明, 负载超顺磁性四氧化三铁纳米粒子的聚乙二醇接枝聚乙烯亚胺(mPEI-g-PEG-SPIO)的粒径约为50 nm, 能显著提高对前列腺癌细胞的特异性输送效率, 从而显著地降低前列腺癌细胞的核磁共振成像(MRI)T2信号强度, 增强对前列腺癌的识别效率, 有可能成为一种前列腺癌MRI早期诊断新型纳米探针或者基因治疗中一种MRI可见的核酸输送载体.     

基于碳纳米复合材料的乳液催化新技术研究进展

碳纳米材料具有大的比表面积、发达的孔结构和丰富的表面化学性质,可与各种无机纳米材料耦合/复合构筑新结构、高性能、表面物理化学性质可调的碳纳米复合材料并用于乳液催化领域.本文介绍了固体颗粒乳化机理,影响乳化体系的因素及基于固体颗粒构建的乳液催化体系的基本原理;综述了氧化物、氢氧化物、碳素材料及其碳纳米复合材料固体颗粒乳化剂的特点,及基于这些固体颗粒构筑的乳液催化新技术的研究进展;指出了目前乳液催化技术研究存在的问题,认为基于碳纳米复合材料作为固体颗粒乳化剂的乳液催化新技术,是未来催化技术的重要发展方向之一.     

碳纳米管/碳纤维跨尺度界面增强体系构建的研究进展

伴随着国防工业、先进装备制造等领域的不断发展,人们对复合材料的应用要求不断提高.碳纤维增强复合材料因其具备高强度、轻量化、长寿命的特点,与该领域材料的使用要求产生了高度适配.但在实际应用过程中,碳纤维惰性表面与聚合物基体间的弱界面结合严重影响了复合材料优异性能的充分发挥.构建微尺度、多维度碳纳米管/碳纤维界面增强体系被认为是提高相间结合能力的有效技术手段.本文综述了化学气相沉积、电泳沉积、化学接枝、浸涂喷涂4种较为成功的构建路线,讨论了碳纳米管在碳纤维表面的差异化微观沉积形貌所对应的不同界面增强机理,探讨了界面增强体系对复合材料综合性能的影响,并对该体系未来的构建和研究方向进行了展望.     

用钙钛矿型Langmuir-Blodgett膜模板制备与组装PbS纳米粒子

利用Langmuir-Blodgett(LB)技术在不同表面压下构筑钙钛矿型有机/无机固体模板,分别与硫化氢气体反应,制备形貌各异的硫化铅半导体纳米粒子。分别利用紫外可见吸收光谱(UV-vis)、 透射电子显微镜（TEM）、X射线能量弥散分析光谱仪（EDX）比较反应前后模板中成分的变化和观测得到粒子的形貌以及组成。实验结果表明,通过改变成膜压力,可以实现对粒子形状的调控。这种方法对建立新的半导体纳米粒子制备与组装途径提供了有价值的参考。     

铝硅酸盐无机聚合物转化法制备先进陶瓷材料研究进展

铝硅酸盐无机聚合物及其转化制备的陶瓷材料具有节能环保、制备温度低、耐热性能良好、热学性能可调控的优点,因此在航空航天、原子能、生物以及化工等领域具有广阔的应用前景.此外,随温度升高,铝硅酸盐无机聚合物会转变为辉石或榴石陶瓷,具有可调控的力学和热学性能;铝硅酸盐无机聚合物的低温成型特性也使得增强的种类选择非常广泛,并且可以很方便地引入.因此铝硅酸盐无机聚合物技术为低成本成型制备高性能陶瓷和陶瓷基复合材料提供了一种新工艺.本文综述了铝硅酸盐无机聚合物热演变、结晶动力学、显微组织结构演变、性能演化等方面的主要研究进展,并阐述了碳纤维强韧铝硅酸盐无机聚合物复合材料的陶瓷化过程和性能演化研究,指出了今后的发展方向.     

高精度复合减阻鲨鱼皮复制成形研究

在对鲨鱼皮表面微米沟槽形貌进行高精度复制的同时, 实现纳米长链减阻界面的接枝合成, 是合成生物复制成形工艺应用于生物复合减阻结构高精度复制的新尝试. 以预处理的鲨鱼皮为微复制模板, 利用软刻工艺中的软模成型技术制备硅橡胶质弹性阴模板; 以水性环氧树脂与聚丙烯酰胺的接枝共聚物为基材, 对弹性阴模板进行复型翻模, 成形出一种兼具纳米长链减阻界面与逼真微米沟槽形貌的复合减阻鲨鱼皮. 复制精度分析结果表明, 该工艺可以实现生物减阻表面复杂三维微形貌的高精度复制成形. 减阻性能测试结果表明, 复合减阻鲨鱼皮具有优异的复合减阻效应, 在测试速度范围内, 最高减阻率达到24.6%.     

钯镍合金粒子负载的多壁纳米碳管储氢材料在温和条件下的储氢行为

采用新型的溶胶法, 制得了一种PdNi₁₈合金纳米粒子, 将这种纳米粒子负载到经过特殊预处理的多壁纳米碳管上, 得到了一类具有良好储氢性能的PdNi₁₈/MWCNTs复合材料. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测试表明, PdNi₁₈合金纳米粒子均匀地分布在载体表面上, 粒径约为3 nm. 储氢结果显示, 该复合材料在室温、1.5 MPa条件下储氢量可高达2.3%(质量分数).     

基于多肽和蛋白质分子的纳米生物界面效应及其应用研究

通过对纳米结构进行表面生物和化学修饰,能够赋予其崭新的界面性质.本文概述了纳米颗粒表面共价修饰和非共价修饰多肽和蛋白质的常用方法,对比了两种修饰方法的优缺点以及构筑纳米生物结构存在的问题;并介绍了多肽和蛋白质界面修饰在改善纳米颗粒生物稳定性、生物分布和靶向性方面的研究工作;在此基础上介绍了纳米生物结构基于抗原-抗体特异性识别在生物检测领域的应用;此外,简单介绍了纳米生物结构在应用过程中所面临的挑战.希望本综述能够有助于科技工作者了解纳米生物结构的构筑方法及其应用方面的进展和挑战,为多肽和蛋白质修饰纳米结构的设计合成提供一些启发和思路.     

手性无机纳米粒子:生物应用的新机遇

近年来,以手性生物分子和无机纳米粒子为基元构建的手性纳米结构因其具有新颖而独特的物理化学性质受到研究人员的广泛关注.手性分子与无机纳米粒子的耦合实现了手性从分子尺度向纳米尺度的跨越,将为光学和生物应用带来新的机遇.本文介绍了生物分子诱导的半导体纳米粒子的手性,系统阐述了手性无机纳米结构的构筑及光学性质,对手性纳米粒子的生物效应进行了简要介绍,并展望了手性纳米结构未来发展的前景和挑战.     

引发转移终止剂修饰载体表面光接枝共聚制备分子印迹聚合物微球

以二乙烯苯(DVB)和对氯甲基苯乙烯(CMS)为单体通过沉淀聚合制备了聚苯乙烯微球载体, 表面经过引发转移终止剂(iniferter)修饰后, 采用光接枝表面印迹的方法制备了以D-扁桃酸(D-MDA)为模板分子的分子印迹微球(MIMs). 扫描电子显微镜(SEM)研究结果显示, 分子印迹微球具有良好的单分散性和球形度, 平均粒径为4.38 μm, 多分散系数为1.02. 采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析和热重分析对聚合物微球进行了表征, 结果显示聚合物反应完全并具有良好的热稳定性. 将分子印迹微球用作高效液相色谱固定相研究了其分子识别和选择性吸附性能. 结果表明, 采用光接枝法制备的表面分子印迹微球对模板分子及其手性对映体呈现出良好的分离能力, 在化学传感、色谱分析和固相萃取等领域具有广阔的应用前景.     

DNA在磁性纳米粒子表面的键合及表面增强拉曼光谱研究

DNA磁性纳米粒子在DNA或RNA的分离和纯化、靶向药物的定向以及生物传感器和生物芯片技术中有着极为重要的应用. 采用微乳液的方法有效地把SiO₂包覆在磁性γ-Fe₂O₃粒子表面, 形成了粒径均匀的单分散的磁性纳米粒子, 并在其表面成功地修饰了一层巯基化合物, 将修饰有过硫键的oligoDNA分子共价键合到其表面, 形成了DNA的磁性纳米粒子, 并进一步在其表面进行了杂交实验. 用表面增强拉曼光谱(SERS)对这一过程进行了分析研究, 证明oligoDNA被有效地连接到磁性纳米粒子的表面上.     

聚-α-甲基苯乙烯解聚反应的动力学模拟

聚合物降解在原子层次上的理论研究是相关于高分子材料反应调控的重要课题.运用引入色散修正的密度泛函紧束缚理论(DFTB-D)方法,对两端不饱和与一端不饱和(C-端不饱和,CH2-端不饱和)共3种典型顺次连接的聚-?-甲基苯乙烯(PAMS)片段的降解过程进行了原子层次动力学模拟研究.结果显示,PAMS在500~600 K的温度环境下,降解都对应于解聚过程,并且单体单元逐一脱落主要发生在链的未饱和端部.进一步的3种片段的电子结构分析均显示,占据在最高占据分子轨道(HOMO)和最低非占据分子轨道(LUMO)的电子主要局域在未饱和一端,这与势能面预测的结论是相符的.此外,动力学模拟的结果也指出,适当的增加温度,能够让解聚反应加快进行.进一步基于DFTB-D方法的C—C键断裂过程的弛豫扫描也清晰地显示,从能量角度,解聚发生在不饱和端也更为容易.此外,自旋布居分析体现了这是与PAMS的电子自旋极化结构紧密相关的.我们希望,当前的理论研究能够对理解聚合物降解机理起到基本的参考作用.     

极化电荷设计调控纳米复合体系的能带结构

光生电子空穴对分离是光催化领域的关键过程和核心议题之一.本文聚焦新型光催化复合材料的设计和调控,系统地介绍了复合材料设计中通过体系能带结构的调控实现有效的电荷分离的常用手段,包括构建肖特基结、p-n结等异质结构和诱导界面电荷极化;包括构建三元复合结构ZnS-(CdS/金属),利用金属纳米颗粒修饰半导体CdS,调控CdS的能带结构,实现ZnS-CdS异质结从Ⅰ型到Ⅱ型的转化;通过在TiO_2-Ag_2S界面处复合Ag,调控体系的能带结构,设计出复合材料TiO_2-Ag-Ag_2S,实现Z-方案;设计了可以对太阳光进行全谱吸收的新型复合材料Cu2S-CdS-ZnS,并证实p-n结可以有效调控复合体系的能带结构.这些工作为纳米半导体复合材料在光电转换和光催化方面的发展提供了新的思路.