聚合物囊泡及其形成机理

聚合物囊泡因其独特的结构和应用背景以及作为高分子物理和软物质物理的理想模型体系得到了人们的广泛关注.本文综述了嵌段共聚物通过自组装所形成囊泡的结构、性质及其应用,并重点介绍了囊泡形成的动力学过程及其物理机制,其目的是使人们更有效地通过物理手段调控聚合物囊泡的结构及其形成过程.     

无盐囊泡相结构及其模板效应

表面活性剂体系囊泡相的构筑、结构、形成规律和形成理论的研究是表面活性剂领域的研究热点之一. 无过量盐存在的阴/阳离子表面活性剂混合体系完全不同于阴/阳离子表面活性剂等量混合的含盐体系, 有其独特的性质. 结合我们自己的研究结果, 对无盐屏蔽的表面活性剂阴/阳离子混合体系形成的囊泡相的结构、性质进行了论述, 重点介绍了二价金属离子作为反离子的表面活性剂体系在水及室温离子液中所形成的囊泡聚集体, 以及其作为模板在纳米材料制备中的效应的初步探索.     

囊泡的自发形成——两类表面活性剂复配

开展十二烷基磺基甜菜碱(DSB)与双(2-乙基己基)琥珀酸磺酸钠(AOT)复配体系研究, 发现在某些配比下能自发形成囊泡, 并用负染色法TEM、冷冻蚀刻TEM、量热、动态光散射等方法进行表征. NaCl的加入可以促进囊泡的形成, 并得到了分散度小于0.1的单分散的囊泡, 这种现象尚未见有关文献报道. 同时开展该体系囊泡形成过程的量热研究, 发现单分散体系的热效应最大. 最后从表面活性剂分子排列参数、结构、构象和相互作用的角度对囊泡形成的机理进行了探讨.     

巨型“宇宙泡”

这个被称作S308的天体，是一个被高温及巨大恒星的急速气流吹出来的“宇宙泡”。它不是一个理想化的泡，因为它扩展的星际介质并不完全相同，因此它能呈现出独特的形状和图案。     

葛根素与卵磷脂囊泡的相互作用

通过紫外可见光谱、红外光谱、Zeta电势和量子力学从头算等方法研究了生理条件下(pH 7.4) 葛根素与卵磷脂囊泡的相互作用. 结果表明, 在卵磷脂囊泡体系中, 葛根素能与囊泡发生显著的相互作 用, 葛根素主要以分子中的B环部分定位于囊泡的疏水微区中, 并且卵磷脂体系有利于葛根素分子的酸碱平衡向去质子化的方向移动. 葛根素分子上的羟基与磷脂分子的极性头基在膜/水界面上形成的氢键结构增强了卵磷脂双层膜的规整性和稳定性, 从而导致磷脂膜的流动性和渗透性的降低.     

单斜铜泡石{001}解理面的AFM图象

单斜铜泡石是马哲生等1980年发现的一种新矿物,成分与铜泡石相似,均为含水的砷酸盐,晶体化学式为:Cu_9Ca_2[(As,S)O_4](OH,O)_(10)·IOH_2O.由于发育{001}极完全解理,适合于进行X射线单晶结构分析的样品极难获得,以至于该矿物晶体结构和铜泡石一样至今未知.原子力显微镜能在正空间直接观察样品表面原子分布,因此作者用原子力显微镜对单斜铜泡石的表面进行了观察.     

金属中氢鼓泡形核的机理

通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核.     

A/SDS复配体系中管状结构的自发形成

利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和动态光散射(DLS),研究了磷酸三酯(PTA)与十二烷基硫酸钠(SDS)混合体系在水溶液中囊泡的自发形成及其向管状结构的转化.当PTA/SDS摩尔比为3︰7,总浓度为0.01mol/L时,观察到球状囊泡聚结成直径约100nm,长度约7000nm的管状结构.而且管状结构的直径、长度及数量均随表面活性剂总浓度及样品放置时间的增加而显著增长.     

PTA/SDS复配体系中管状结构的自发形成

利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和动态光散射(DLS), 研究了磷酸三酯(PTA)与十二烷基硫酸钠(SDS)混合体系在水溶液中囊泡的自发形成及其向管状结构的转化. 当PTA/SDS摩尔比为3︰7, 总浓度为0.01 mol/L时, 观察到球状囊泡聚结成直径约100 nm, 长度约7000 nm的管状结构. 而且管状结构的直径、长度及数量均随表面活性剂总浓度及样品放置时间的增加而显著增长.     

利用TIRFM技术检测PC12细胞中类突触小囊泡的锚定和融合特性

受到广泛关注的神经递质的释放是通过突触囊泡与突触前膜的融合完成的．通过对单个囊泡动力学的分析发现，在突触囊泡分泌过程中除了“完全融合”（fullfusion）模式外，还存在着“部分融合即离开”（kissandrun）和“部分融合且停留”（kissandstay）两种融合模式．在神经元受到强烈刺激时，这两种分泌模式尤为重要．同时突触囊泡融合前的转运、锚定、激活过程在神经递质的释放和调节过程中起着很关键的作用．在高l（＋刺激下的PCI2细胞中，我们运用全内反射荧光显微镜（total internal reflection fluorescence microscopy，TmFM）技术，通过VAMP2．pHluorin和VAChT-TDimer2双色荧光成像的方法跟踪类突触小囊泡（synaptic vesicle-1ike microvesicles，SLMVs）的锚定和融合过程．结果表明，在高K^＋刺激的PC12细胞中，部分融合即离开这种分泌模式占主导地位，同时发现在高K^＋刺激下SLMVs在细胞膜上的停留时间增加了，说明被激活囊泡的囊泡数量增加．     

非均相膜、非对称冠及膜冠融合高分子囊泡

高分子囊泡是通过自组装构筑的具有"空腔-内冠-膜层-外冠"结构的纳米材料,在药物控释、基因递送、细胞仿生、抗菌和癌症诊疗等领域具有重要的应用前景.然而,传统高分子囊泡具有对称的内外冠结构、均一且致密的疏水膜,以及相对离散的膜冠功能分区,不能充分发挥囊泡的结构优势,进而难以应对生物医用过程中所面临的种种挑战,如基因治疗中大分子的跨膜运输,癌症诊疗中对内冠诊断、外冠靶向的差异化要求,细菌感染治疗中对膜冠协同、高效抗菌的需求等.因此,我们提出并设计了非均相膜囊泡、非对称冠囊泡、膜冠融合囊泡,针对性地解决了以上3个难题,为设计、合成新结构高分子囊泡,并推动其转化应用提供了新思路.本文总结了以上3种新结构囊泡的研究进展,并提出了设计生物医用高分子囊泡的原则.     

天堂鸟翼凤蝶平板模型绕流特性实验研究

蝴蝶的扑翼飞行因其相对翼展较大、扑翼频率低等特点引起广泛关注, 尤其是具有越 洋迁徙特性的蝴蝶更是备受瞩目. 本文以天堂鸟翼凤蝶这种长距离迁徙蝴蝶作为研究对象, 设计了简化模型, 应用氢气泡流动显示的方法研究该蝴蝶翼面绕流结构, 包括前缘涡、翼尖涡、翼身相交处的分离泡和马蹄形尾迹等流动结构, 并进一步讨论了各绕流结构随迎角的变化规律. 特别是在本实验条件下观测到的倒八字形前缘涡结构, 是一种新的流动现象.     

LED引领照明新潮流

降低能耗逐步淘汰传统白炽灯 “白炽”一词也许可以很好地体现偏爱传统灯泡的人们对其低能耗替代品的愤怒。2009年3月，欧盟委员会正式宣布将在2012之前分阶段淘汰白炽灯泡。美国也将在2014年之前逐步淘汰白炽灯泡。目前，澳大利亚、巴西和瑞士等国已经不再使用白炽灯泡。今年年初．自欧盟决定9月起将禁止销售100瓦传统灯泡后，英国民众竞相购买最后的100瓦白炽灯泡。     

湍流作用下可压缩液体中空化泡的动力学特性

以水为工作介质, 在综合考虑了液体黏性、表面张力、液体压缩性以及湍流作用等因素的情况下, 对孔板水力空化反应器中空化泡动力学行为特性进行了详细数值研究. 详细分析了湍流作用、空化泡初始半径、孔板下游恢复压力、管道直径以及孔板直径与管道直径之比对空化泡运动特性及其所形成的压力脉冲的影响规律, 发现了一些新现象, 如空化泡半径二次生长现象. 研究结果可为水力空化反应器的优化设计以及水力空化技术的实际应用提供一定的理论指导与技术支撑.     

Al3+-配位作用诱导的囊泡相

合成了表面活性剂月桂酸铝[(C₁₁H₂₃COO)₃Al], 对其与非离子表面活性剂十四烷基二甲基氧化胺(C₁₄DMAO)混合体系在水溶液中的相行为进行了研究, 观察到了Lα-相, 并利用偏光显微镜(POM)和透射电子显微镜(TEM)确认了多层囊泡的存在. 该囊泡相的形成是Al³⁺的金属配位作用所导致的, 此类配位囊泡相可被用作无机纳米材料制备的前驱体.     

飞离太阳系

正2012年8月,美国宇航局"旅行者1号"探测器成为第一艘进入星际空间的人造物体。所谓星际空间,是指位于银河系中众多恒星系统之间的区域。星际空间一度被认为是空旷的,但现在看来,星际空间中的星际介质有可能是让我们了解暗物质、恒星起源甚至生命起源的关键。通过研究星际介质中的物质,科学家希望能更多了解——恒星及星系形成     

纤粘连蛋白-整合素相互作用启动胚泡中基质金属蛋白酶活性

纤粘连蛋白是一种主要的细胞外基质，能够与整合素相互作用，介导胚泡的粘附和扩展．首次发现与纤粘连蛋白共同培养的小鼠胚泡产生基质金属蛋白酶－２和－９；若无纤粘连蛋白，小鼠胚泡不产生基质金属蛋白酶－２和－９；焦点粘着激酶是整合素信号转导通路中的关键信号分子，其反义寡聚脱氧核酸显著抑制纤粘连蛋白诱导的胚泡基质金属蛋白酶活性．结果表明，纤粘连蛋白可能通过其整合素受体的信号转导通路，启动小鼠胚泡基质金属蛋白酶－２和－９的表达，协调胚泡的侵入能力和子宫内膜的接受能力，从时间和空间上保证植入相关事件的准确性．     

胚胎干细胞系制取的合法途径

对某些人来说,很难把一小簇称做胚泡的细胞看作是人类。然而它真会变成一个人。因为胚泡是胚胎发育的早期阶段,有鉴于此,外界人士认为执意损毁人类胚泡的行为是错误和不道德的。     

空化泡内外质量交换的唯象模型

空化泡内外的质量交换是一个多种交换方式共同作用的综合过程, 其中包括气体扩散、气液相变、化学反应等. 本文提出了一个描述空化泡内外质量交换的唯象模型, 它以空化泡内外压强差作为质量交换的驱动力. 与已有的具体物理模型相比, 具有形式简单、计算量小的特点. 联合Rayleigh-Plesset气泡动力学方程, 计算了质量交换动态平衡后的空化泡平衡半径. 结果表明, 平衡半径具有多重性. 另外计算了平衡半径与驱动声压的关系, 并研究了模型参数对其结果的影响. 最后, 对不同驱动声压下的硫酸中空化泡脉动进行了实验测量, 得到的平衡半径随声压变化的关系很好地支持了模型计算     

关于太阳风中大尺度涡旋波的几点注记

赤道面上行星际磁场的扇形结构曾被解释为太阳本体磁场向行星际空间的延伸。最近,我们从太阳的偶极子基本磁场出发,证明扇形结构可能是由随太阳共旋的大尺度涡旋波引起的,提出了一种解释行星际磁场扇形结构的新模型。然而,在具体的分析中采用了某些过份