脑深部刺激电极表面多壁碳纳米管的电泳沉积工艺研究

为了提高脑深部刺激(Deep brain stimulation, DBS)电极-组织界面的电学性能和生物相容性,提出一种直流电泳法沉积多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)制备电极表面纳米结构对其进行修饰改性的方法,将不锈钢片和铜电极接在直流电源的阳极和阴极,放入经过纯化处理和功能化处理后配制成的MWCNTs悬浊液中,设置电压和电泳时间,即可在不锈钢片上沉积多壁碳纳米管。本文对多壁碳纳米管修饰电极的电泳沉积工艺进行了研究,评价了电泳沉积形成的多壁碳纳米管薄膜的稳定性、材料成分和生物学特性。研究结果表明电泳沉积多壁碳纳米管的最佳参数是20 V和7 min,电泳沉积可以在电极表面形成20~100 nm的碳纳米管结构膜层,膜层表面颗粒均匀,排列致密,连续性好,没有裂纹,且薄膜的纯度较高,生物相容性良好,具有较好的电化学稳定性,但机械稳定性有待提高。该方法在保证电极/组织界面生物相容性的基础上,能有效避免电极电性能下降,从而提高电极的综合性能。     

脑深部刺激电极表面多壁碳纳米管的电泳沉积工艺研究

为了提高脑深部刺激(Deep brain stimulation, DBS)电极-组织界面的电学性能和生物相容性,提出一种直流电泳法沉积多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)制备电极表面纳米结构对其进行修饰改性的方法,将不锈钢片和铜电极接在直流电源的阳极和阴极,放入经过纯化处理和功能化处理后配制成的MWCNTs悬浊液中,设置电压和电泳时间,即可在不锈钢片上沉积多壁碳纳米管。本文对多壁碳纳米管修饰电极的电泳沉积工艺进行了研究,评价了电泳沉积形成的多壁碳纳米管薄膜的稳定性、材料成分和生物学特性。研究结果表明电泳沉积多壁碳纳米管的最佳参数是20 V和7 min,电泳沉积可以在电极表面形成20~100 nm的碳纳米管结构膜层,膜层表面颗粒均匀,排列致密,连续性好,没有裂纹,且薄膜的纯度较高,生物相容性良好,具有较好的电化学稳定性,但机械稳定性有待提高。该方法在保证电极/组织界面生物相容性的基础上,能有效避免电极电性能下降,从而提高电极的综合性能。     

茜素红-多壁碳纳米管修饰电极测定尿酸

制备了茜素红-多壁碳纳米管修饰电极,用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了尿酸在修饰电极上的电化学行为.结果表明,在pH=1.01的0.2mol/L盐酸底液中,尿酸在修饰电极上出现一不可逆的氧化峰,氧化峰电流与其浓度在2.0×10-6-1.0×10-4moI/L范围内具有良好的线性关系Ip=4.94×10-7 0.248c,相关系数R=0.9957,检出限为1.0×10-6mol/L,人尿样品中尿酸测定的回收率为101.3%-106.5%.     

脑深部神经刺激微电极的表面改性研究

为了提高脑深部刺激电极的生物相容性,降低脑组织的免疫反应,减少或抑制电极周围包裹物的形成,对电极植入端聚氨酯材料进行了表面改性处理.首先用N₂/H₂进行等离子体处理,在电极表面生成活性基团——氨基,再利用电极表面的氨基基团与YIGSR多肽分子发生聚合反应,从而实现在电极表面修饰上对神经细胞具有促进生长作用的多肽分子.改性电极的大鼠植入实验结果发现,改性电极能够在一定程度上减少胶质包裹物的形成,有利于电极与神经细胞之间接触,增加有效刺激体积,证明了电极聚氨酯材料表面接枝聚合生物大分子的可行性,对今后电极表面改性的深入研究具有一定的参考意义.     

多巴胺在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为

采用循环伏安法、微分脉冲伏安法、计时安培法研究多巴胺（DA）在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为,计算得到了多壁碳纳米管修饰电极有效面积Aeff以及DA电化学氧化过程的一些重要参数.实验结果显示,本实验条件下DA在碳纳米管修饰电极上的氧化反应受吸附过程控制.微分脉冲伏安结果显示,催化氧化峰电流与DA浓度在5×10-5 mol/L至5×10-7 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限达4.0×10-8 mol/L（S/N=3）.     

多壁碳纳米管过氧化氢酶电极的研制及其电化学性能研究

研究对比了将过氧化氢酶(CAT)固定在多壁碳纳米管(MWCNT)-Nafion膜中,制备MWCNT-Nafion/CAT电极的方法,发现固定在Nafion膜中的MWCNT能在CAT和玻碳电极之间有效地传递电子,能实现MWCNT修饰电极上CAT的直接电子转移.CV测定表明:在磷酸盐缓冲溶液中可得到一对过氧化氢酶辅基血红素Fe(III)/Fe(II)氧化还原峰,其峰电流随扫描速度(0.050~0.210 V/s)呈良好的线性关系,其氧化峰电位(Epa)、还原峰电位(Epc)、式量电位(E0)′均随着溶液的pH值增加而负移,且呈线性关系,但其斜率不同,表明CAT的电子传递过程中质子化作用不是简单过程.用计时电流法考察MWCNT-Nafion/CAT电极对H2O2的响应速度和检测灵敏度,结果良好,且实验表明,该电极于4℃保存20天后,其伏安响应仍能保持80%左右.     

茶碱在聚溴甲酚绿/多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为研究

采用两种方法制备了多壁碳纳米管掺杂改性的聚溴甲酚绿修饰电极,以循环伏安法研究了茶碱在电极上的电化学行为.结果表明:以多层修饰法制备的聚溴甲酚绿/多壁碳纳米管复合膜修饰电极(PBG/MWNT/GC)最能发挥二者的电活性作用,茶碱在该电极上的电催化效果最佳,且该电极过程是吸附控制的不可逆电氧化过程,电子数和质子数均为2,氧化峰电流ip与浓度c在8.0×10-6-3.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,线性方程为:ip(A)=3.1475×10-6-0.0741c(mol/L),R=-0.9950,检出限(S/N=3)为2.34×10-8mol/L,回收率为97.30%-101.37%.     

脑深部刺激电极的结构优化及其模拟分析

为了进一步揭示脑深部电刺激术中微脑电极的结构与电刺激参数之间的关联作用对神经活动的抑制机理,利用有限元方法,研究微脑电极刺激触点结构对其作用区域的刺激范围和刺激程度.分析结果表明,电极触点阵列,特别是触点长度和触点间距是微脑电极结构尺寸中的关键因素,也是对脑电极作用区域影响最大的结构尺寸.电极触点长度或触点间距的增加将会增大对脑部的刺激强度和刺激范围,同时触点长度2倍于触点间距将使得脑部的刺激更加平稳、有效.电极触点长度和触点间距不仅直接影响其作用位置,而且影响其对脑部作用区域的刺激强度和刺激范围的变化规律.研究结果为微脑电极的构建提供了新的设计依据.     

聚谷氨酸/多壁碳纳米管修饰玻碳电极测定扑热息痛

将聚谷氨酸和多壁碳纳米管修饰到玻碳电极表面制成了一种新型的电化学传感器,用于扑热息痛测定.研究了扑热息痛在修饰电极上的电化学行为.结果表明,在0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液中(pH7.0),修饰电极显著提高了扑热息痛电化学响应信号.在2.0×10-7⁶.0×10-5mol/L浓度范围内扑热息痛的浓度在该电极上与电化学响应信号呈良好的线性关系.信噪比为3时,检出限为2.0×10-8mol/L.将该方法用于药品中扑热息痛的测定,回收率为92.4%6.0×10-5mol/L浓度范围内扑热息痛的浓度在该电极上与电化学响应信号呈良好的线性关系.信噪比为3时,检出限为2.0×10-8mol/L.将该方法用于药品中扑热息痛的测定,回收率为92.4%¹03.1%.     

多壁碳纳米管修饰电极对儿茶素的电催化作用

用循环伏安法研究了儿茶素在玻碳电极(GCE)和多壁碳纳米管修饰玻碳电极(MWCNT/GCE)上的电化学行为,探讨了电极反应机理。结果表明:MWCNT/GCE对儿茶素具有显著的电催化作用,儿茶素在MWCNT/GCE上的氧化还原峰电位差比在GCE上明显减小,且峰电流显著增加。电极反应为2电子、2质子转移的准可逆反应过程。     

多壁碳纳米管氨基化修饰

将多壁碳纳米管高温处理除去无定形碳、然后用混酸（硫酸／硝酸）对碳纳米管进行表面羧基化．将羧基化碳纳米管与二氯亚砜反应得到酰氯化碳纳米管,然后将其分别与4,4＇-二氨基二苯砜（DDS）、1,3-二（3-氨丙基）-1,1,3,3-四甲基二甲硅醚（＆DA）、4＂,4＂＇-六氟异亚丙基-二（4-苯氧基苯胺）（FA）等二胺反应得到不同氨基化碳纳米管,FTIR,Raman,EDX,XRD,SEM,TGA分别对氨基化碳纳米管的结构与性能进行表征．通过对其在不同溶剂中的分散性的测试,氨基化碳纳米管在乙醇中的分散性明显优于未经修饰过的碳纳米管．     

多壁碳纳米管氧化改性及其对酚类吸附性能的研究

针对目前有机废水(尤其是酚类废水)污染严重的问题, 通过混酸氧化法对多壁碳纳米管(multi-walledcarbon nanotubes, MWCNTs)进行氧化改性(MWCNT-O), 并研究其改性前后对苯酚、对甲苯酚、对甲氧基苯酚、对羟基苯甲醛和对硝基苯酚5种典型酚的吸附作用。结果表明: 298 K下, 与未改性的MWCNTs相比,MWCNTs-O对5种酚类物质的吸附量均有提升。5种酚类物质在MWCNTs-O表面的吸附量有差别, 顺序为对硝基苯酚>对甲氧基苯酚>对羟基苯甲醛>对甲苯酚>苯酚。吸附过程符合Langmuir吸附等温方程, 主要为单分子层化学吸附。对MWCNTs-O进行表面官能团测试、透射电镜分析和拉曼光谱分析, 发现氧化改性后材料表面的酸性含氧官能团增多, 缠绕度降低, 整体分散性增强, 石墨化程度有所提升。通过研究分子结构与吸附量之间的关系, 发现吸附量与酚类物质的电子能量(electronic energy, EE)有显著的相关性, MWCNTs-O表面垂直的π电子和酚类物质的π电子形成π-π共轭作用。因此, EE 可以作为酚类物质在MWCNTs-O表面平衡吸附量的预测性指标。     

两步法修饰多壁碳纳米管

近年来由于碳纳米管具有优异的性能,对碳纳米管的修饰成为众多科学家研究的热点.通过简单的两步法将牛血清白蛋白单分子薄膜修饰在多壁碳纳米管表面.首先在多壁碳纳米管表面液相沉积一层二氧化硅,然后在二氧化硅表面再修饰蛋白质分子,经过交联形成一层蛋白质薄膜.用FTIR和XPS表征样品的成分,并用高分辨透射电镜观察修饰后样品的微观结构.这种方法不但简单还可用来在碳纳米管表面接枝别的生物大分子,二氧化硅性质稳定而且容易去除,所以这种简单的两步法对拓展碳纳米管在生物材料和生物医学等方面的应用具有一定的价值.     

预处理对碳纳米管吸附储氢性能的影响

以Fe/S iO2为催化剂,采用化学沉积法裂解乙炔制备了多壁碳纳米管。研究了预处理对碳纳米管储氢性能的影响。使用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和低温N2吸附(BET)对预处理前后的碳纳米管进行表征。结果表明:酸处理和热处理对碳纳米管的重量储氢容量有明显的影响,经酸处理后的碳纳米管样品在充氢压力10M Pa和30°C条件下的饱和重量储氢容量为1.90%,而粗样品只有0.4%,再经1 200°C,N2气氛下热处理后的重量储氢容量达到2.10%。     

碳纳米管薄膜电极电容去离子研究

采用低压化学气相沉积方法制备碳纳米管薄膜电极，研究碳纳米管薄膜的电容去离子行为.碳纳米管薄膜主要由中孔和部分大孔组成，适合电容去离子应用.详细研究了工作条件（流速、电压）和离子特性对碳纳米管薄膜电容去离子性能的影响.结果表明：电极电压越高，除盐率越高；存在一个最佳流速，此时除盐率最高；离子半径越小，电荷越小的离子，更容易吸附.     

氨基化的水溶性多壁碳纳米管的合成及表征

通过聚醚酰亚胺修饰得到了氨基化的多壁碳纳米管,并采用傅里叶变换红外光谱、透射电镜、拉曼光谱和热重分析对产物进行表征。通过估算,平均每根383 nm长的多壁碳纳米管接枝上了1 200个聚醚酰亚胺分子,约含一级胺的数目为28万个,即平均每100个碳原子接上了1.8个一级胺,大大增加了多壁碳纳米管表面的氨基数量。此外,修饰后的碳纳米管的溶解度显著提高,约2 mg/mL,利于进一步开发其在生物传感器、药物载带、组织工程、生物显像等生物医药领域的应用。     

多壁碳纳米管的功能化及光谱、电化学性质研究

采用荧光光谱、红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和循环伏安法研究了多壁碳纳米管(MWCNT)经浓硝酸功能化后的光谱、电化学性质.结果表明功能化后的MWCNT,荧光强度增强且谱峰发生蓝移;在水相中的分散能力大大增强;将处理后的MWCNT修饰到玻碳(GC)电极表面制备得到t-MWCNT/GC修饰电极,以K3[Fe(CN)6]为探针循环扫描,结果显示,氧化还原峰电势差缩小且峰电流增加,显示了一定的电催化活性.     

碳纳米管的表面修饰及其在水中的分散性能研究

采用硫酸和硝酸混合酸对催化裂解法(CⅧ法)制备的多壁碳纳米管(CNTs)进行纯化,然后运用十六烷基三甲基溴化胺(HTAB)对CNTs进行修饰,并利用透射电子显微镜、红外光谱和拉曼光谱表征了CNTs的表面结构;另外,通过数码照相机和乌氏粘度计研究了修饰的CNTs在水中的分散性能,实验结果表明,通过混合酸处理能够使CNTS表面拥有较多的羟基和羧基官能团;在氨水的作用下,CNTs能够被HTAB所包覆,而且修饰后的CNTs在水中的分散性能得到提高．     

Preparation and Surface Modification of High-Density Chitosan/Functionalized Multi-walled Carbon Nanotubes Hollow Fibers

Functionalized multi-walled carbon nanotubes( fMWNTs) were prepared with chitosan via controlled surface deposition and crosslinking process and scanning electron microscopy( SEM),Fourier translation infrared spectroscopy( FT-IR) and Xray diffraction( XRD) are used to character properties. A novel high-density chitosan( HCS) was dissolved in f-MWNTs dispersed dilute acetic acid with a maximal concentration of 5. 8%. The hollow fibers can be made by extruding the solution into a dilute alkali solution through a wet-spinning process and the tensile properties of the materials were evaluated by universal tester. The surface property of fibers,pretreated by Helium( He) and the following grafted with gelatin was evaluated with X-ray photoelectron spectroscopy( XPS).As the hollow fibers were intended for neural tissue engineering,its suitability was evaluated in vitro using rat Schwann cells( RSC96) as model cells. The cells attachment,proliferation and morphology,were studied by various microscopic techniques. Based on the results,the gelatin grafted HCS / f-MWNTs hollow fibers could be used as a potential cell carrier in neural tissue engineering.