基于β-环糊精的有机小分子凝胶

环糊精是直链淀粉在环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的含有7个D-吡喃葡萄糖单元的环状低聚糖,具有斜截锥形空间立体结构,腔内疏水,腔外亲水。β-环糊精以其低廉的价格、良好的水溶性和生物相容性,在超分子化学领域得到广泛的应用。β-环糊精可用于凝胶的构筑,通常的方法是将β-环糊精接枝到高分子链上,再以得到的高分子链为凝胶因子构筑高分子凝胶。虽然基于β-环糊精的高分子凝胶得到了广泛的关注和研究,但是,直接以β-环糊精为凝胶因子构筑的有机小分子凝胶却鲜有报道。2010年,本课题组首次报道了一种基于β-环糊精和二苯胺的热致有机凝胶。此后,本课题组在β-环糊精有机小分子凝胶领域做了大量的研究工作。本文在实验室研究工作的基础上,首先介绍了β-环糊精有机小分子凝胶的分类和不同因素对凝胶形成的影响,然后深入探讨了β-环糊精有机小分子凝胶的形成机理,系统介绍了β-环糊精有机小分子凝胶的刺激响应性以及在药物载运领域的应用,最后,对β-环糊精有机小分子凝胶的发展前景进行了展望。     

中酯化度果胶离子络合复合物凝胶对葡萄糖迁移的影响

通过控制中酯化度果胶多糖溶液pH、多价离子浓度以及对凝胶-溶胶温度曲线的测定,研究其凝胶敏感特性和可逆性能.利用中酯化度果胶多糖的凝胶特性,以体外模拟实验研究不同凝聚态多糖体系中葡萄糖的生成和迁移行为.结果表明:中酯化度果胶多糖具有酸敏感、多价离子敏感等凝胶特性,且其凝胶具有温度可逆性.在降低葡萄糖迁移速率和降低淀粉生成葡萄糖速率两方面,中酯化度果胶钙凝胶体系效果较其他体系明显,并且使生成葡萄糖呈均化释放.     

塑料表面载银微凝胶层层组装膜的制备及抗菌活性

以载银聚烯丙基胺盐酸盐-葡聚糖微凝胶与聚苯乙烯磺酸钠为构筑基元,利用层层组装技术制备了一种可直接沉积在疏水的塑料基底表面的载银抗菌微凝胶膜. 研究结果表明,该载银抗菌微凝胶膜具有很好的抗菌能力,并且其抗菌活性可以通过控制载银微凝胶膜的组装层数方便地进行调控. 这种制备在塑料表面的载银抗菌微凝胶膜具有良好的稳定性和基底粘附力,能够保障其长效抗菌的实现.     

环糊精超分子凝胶的构筑及其功能

环糊精作为一种具有良好的水溶性和生物兼容性的大环主体,因其对无机、有机和生物底物的特异性键合而倍受关注。凝胶材料则凭借其结合了固体弹性以及液体流动性等特性而有着广泛的应用。环糊精超分子凝胶融合了环糊精和凝胶的优势,在软材料领域研究中有着特殊的重要意义。本文从环糊精凝胶的构筑出发,从氢键、主-客体键合和离子相互作用等方面对其形成超分子凝胶的驱动力进行讨论,并对超分子凝胶在生物、检测、吸附及智能材料（包括滑动环类材料）领域的最新研究进展进行综述,为构筑新型环糊精超分子凝胶、开发该类凝胶的新功能提供参考。最后,对环糊精超分子凝胶的应用前景进行了展望。     

环糊精/氨基粘土超分子水凝胶的构筑及其I_3~-/I_2吸附性能

氨基粘土(Aminoclay,AC)是一种具有片层结构的硅酸盐材料,由于其在水中具有高分散性的特点,因此被广泛应用于构筑智能杂化水凝胶.利用静电相互作用,将带负电的7-[6-脱氧-6-(2-乙磺酸)]-β-环糊精(磺化环糊精, SCD)与氨基粘土非共价结合,构筑了一种新型的杂化水凝胶,并利用X射线衍射(XRD)、扫描式电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、Zeta电势、流变测试等对所构筑的凝胶进行了结构表征.进而发现SCD-AC凝胶在水相中展现出对I_3~-离子的高效吸附特性,并且在有机相中能够吸附I_2分子.     

光控水凝胶的构筑及在生物医药领域的应用

水凝胶由于具有优越的保水性、良好的生物相容性和可降解性,被认为是最接近人体组织的生物医用材料。通过构建环境敏感水凝胶可以高度拟合生物组织的微环境,实现其在组织工程与再生医学领域的应用。由于光具有非物理接触和时空分辨等优势,利用光调控技术可实现水凝胶微环境的精确构筑与调控。本文重点介绍了近年来光控水凝胶的构筑,以及在生物医学和材料领域的应用进展。     

脂肪酰谷氨酸与小分子有机凝胶

研究了脂肪酰谷氨酸作为凝胶因子在不同有机溶剂中的成胶性能。结果表明,小分子有机凝胶的形成及其稳定性与有机溶剂种类、凝胶因子浓度和凝胶因子中碳链长度密切相关。FT-IR表明,凝胶因子在有机溶剂中是通过氢键等非共价力相互作用而聚集、自我组装形成凝胶。利用光学显微镜观察发现,凝胶因子在不同有机溶剂中形成凝胶的微观结构不同。     

基于胆固醇的有机超分子智能凝胶

胆固醇分子具有特色的多环、多手性碳结构,因此可用于构筑有机超分子凝胶智能材料。该凝胶体系除了对温度有良好的感知响应性外,对其他的外界刺激,如光、pH、超声等也能够感知并响应。由于胆固醇分子是生命体中普遍存在的生物分子,基于胆固醇的有机超分子智能凝胶在生命现象模拟、药物输运等方面具有天然的优势。本文先根据胆固醇凝胶体系的不同种类,包括光响应型、氧化还原响应型、酸碱响应型、超声响应型,金属离子响应型以及触变响应型等,对该体系的结构与性能进行了介绍,然后介绍了对凝胶因子的修饰方法,最后结合目前的研究现状,探讨了胆固醇有机超分子凝胶的应用方向及前景。     

超轻纳米纤维气凝胶的制备及其应用

超轻纳米纤维气凝胶是一种以一维纳米纤维为基本构筑单元的新型气凝胶材料,相比于传统气凝胶,其不仅具有更高的孔隙率和更低的密度,还拥有更优异的机械性能和理化性质,因此该材料的先进制备技术和在新兴领域的创新性应用是近年来超轻气凝胶领域的研究热点。本文结合国内外研究现状,按照材料体系分类系统综述了超轻纤维气凝胶的制备方法、结构特点以及在隔热、吸附、电化学、传感和生物医学等领域的重要应用,提出了现阶段该材料面临的一些挑战,并展望了其在未来的发展方向。     

聚合物加工中微纳导电网络构筑及其传感器应用研究进展

设计和构筑有序微纳结构导电网络是聚合物基导电复合材料(CPC)加工中的关键问题,对于降低复合材料的逾渗阈值,提高其电导率和电阻响应灵敏性具有重要意义。本文综述了近年来CPC材料加工中利用双逾渗网络构筑法、隔离结构构筑法、气凝胶模板法、乳液模板法、3D打印法在聚合物基体中构建微纳导电网络及其在柔性传感器中的应用研究进展,并对未来CPC材料及其柔性传感器制备的加工新方法进行了展望。     

微流控纺丝制备葡萄糖响应凝胶纤维

葡萄糖响应凝胶纤维在血糖监测传感器开发中有着潜在的应用前景。本文基于微流控纺丝方法和自由基聚合反应制备了化学交联和物理交联的葡萄糖响应聚(N-异丙基丙烯酰胺/3-丙烯酰胺基苯硼酸)(P(NIPAM-co-AAPBA))凝胶纤维。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和力学性能测试等技术手段表征了凝胶纤维的结构和形态、力学性能、溶胀度动力学与葡萄糖响应性。结果表明,凝胶纤维具有多孔的微观结构,通过改变芯层与壳层溶液的流速可以调控凝胶纤维的直径。随着AAPBA质量分数的增加,凝胶纤维的溶胀速率和平衡溶胀度均有所降低,但葡萄糖响应性能提高。与化学交联的凝胶纤维相比,物理交联的凝胶纤维具有良好的力学性能。     

可注射型酶促高分子水凝胶的制备及表征

利用聚乙二醇（PEG，相对分子质量2 000）与对羟基苯丙酸（DAT）的酯化反应得到凝胶因子，在辣根过氧化物酶（HRP）和过氧化氢催化体系的作用下，制备了一种新型的能快速固化的可注射型水凝胶。研究了HRP、凝胶因子和过氧化氢浓度对凝胶时间的影响，结果表明，当凝胶因子浓度高、HRP浓度高、过氧化氢浓度较低时，凝胶时间较短，最短可在3 s内凝胶。采用红外光谱和核磁共振氢谱对凝胶因子的结构进行了表征，并提出了HRP/H2O2酶促催化下凝胶因子的自由基聚合机理。     

刺激响应型树状分子凝胶的研究进展※

近年来, 刺激响应型超分子凝胶作为一类智能软物质材料, 在离子识别材料、自修复材料、生物材料和药物缓释等领域展现出了非常好的应用前景, 受到人们广泛关注. 树状分子是一类具有高度支化结构的大分子, 其形成的凝胶兼具有机小分子凝胶和聚合物凝胶的双重优点, 树状分子丰富的多层次支化几何结构有利于修饰不同功能基团, 从而确保各功能基团彼此独立作用而不相互干扰, 这种特性使其在构筑多功能化凝胶材料, 尤其是多重环境刺激响应型凝胶材料方面具有独特优势. 基于此, 本综述从树状分子凝胶因子设计、成凝胶机理、响应性能和响应机理等方面详细归纳了刺激响应型树状分子凝胶的研究进展. 按照刺激源不同, 主要从光响应型、氧化还原响应型、离子响应型、触变响应型和多重响应型五个方面对刺激响应树状分子凝胶进行了系统归纳总结. 最后, 基于目前刺激响应树状分子凝胶存在的一些问题对该领域未来发展进行了展望.     

溶胶-凝胶法构筑介孔二氧化硅纳微结构

基于硅酸脂水解/缩合的溶胶-凝胶法是目前制备SiO₂胶体最为常用的化学方法. 在溶胶-凝胶反应过程中, 引入介孔导向剂(通常是表面活性剂)可以得到具有介孔结构的SiO₂胶体. 通过对硅酸脂在多相体系界面水解/缩合过程的调控, 可以构筑具有不同纳微结构的介孔SiO₂材料, 为拓展介孔SiO₂材料的应用领域提供了新机遇, 同时也丰富了对溶胶-凝胶法的理解和认识. 本文综述了利用溶胶-凝胶法构筑介孔SiO₂纳微结构的最新研究进展, 并介绍了其在生物医药、 催化、 吸附分离等领域的应用前景, 最后对这一领域所面临的问题和未来发展方向进行了总结和展望.     

基于低分子量凝胶因子的超分子水凝胶：从结构到功能*

基于低分子量凝胶因子的超分子水凝胶由于其良好的刺激相应性及生物相容性,在智能凝胶、组织工程等方面有广泛的应用前景。而凝胶因子的设计制备与凝胶机理的研究已成为其发展的关键,本文在介绍超分子凝胶的基本概念的基础上,综述了超分子水凝胶近期的研究进展,主要介绍了凝胶因子的种类及超分子水凝胶的应用,并对超分子凝胶领域的国内外研究现状及前景进行了评述。     

基于三萜骨架的超分子凝胶体系

基于有机小分子多级自组装形成的超分子凝胶,由于其潜在的应用前景越来越受到人们的关注。合理设计凝胶因子并实现在适当的溶剂中自组装形成纤维状结构,对于分子识别和自组装来说都有一定挑战。三萜化合物具有独特的手性骨架结构,是一类重要的生物活性天然产物,在消炎、降血脂、保肝护肾、抗菌、抗肿瘤、抗真菌等方面有着重要的药用价值。近年来,基于独特的手性刚性骨架和具有多个可修饰位点的特点,此类化合物的聚集性质和在超分子组装方面的应用已经引起关注。本文总结了未经修饰的五环三萜化合物的聚集组装性质和基于此类骨架的功能分子在超分子凝胶方面的研究,并介绍了此类超分子凝胶潜在的应用。结果表明,发展基于此类天然产物骨架的超分子组装体,不仅为超分子凝胶的研究引入新的构筑基元,并且能够达到阐述生物活性分子之间相互作用力以及充分利用自然界资源创造新材料的目的。     

仿凝集素微凝胶的制备及葡萄糖响应特性

葡萄糖响应高分子微凝胶有望用于设计构建可持续检测葡萄糖并输出反馈的系统,但如何实现高选择性识别水环境中葡萄糖是较大挑战.本工作优化了仿凝集素(s-Lectin)的合成路线,通过迈克尔加成、酰胺缩合等,4步合成出s-Lectin,进而将其包裹于聚异丙基丙烯酰胺(pNIPAM)交联网络中,制备得到新型的葡萄糖响应微凝胶.随着葡萄糖浓度在0～30 mmoL范围内逐渐增大,浊度法研究表明该仿凝集素微凝胶水溶液消光度呈现持续降低的趋势,而动态光散射法测试结果显示仿凝集素微凝胶粒径变大,即微凝胶发生了溶胀.进一步采用动态光散射法研究对葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等的识别选择性,结果表明仿凝集素微凝胶仅在水溶液中加入葡萄糖时发生溶胀,而在加入果糖、甘露糖、半乳糖等时则几乎没有发生粒径变化,展示出可高选择性识别水环境中葡萄糖的特性,有望用于血糖检测.     

疏水缔合水凝胶

疏水缔合水凝胶是指由疏水相互作用形成的物理交联型水凝胶。由于具有传统化学交联型凝胶所不具备的高机械强度、自愈合和二次加工的特性,疏水缔合水凝胶的合成制备、结构优化、性能调控和应用拓展逐渐成为凝胶材料领域的研究热点。作为网络交联点的疏水缔合微区存在动态可逆的缔合-解缔合平衡,这是疏水缔合水凝胶的亮点,也是网络构筑、机理探讨以及性能改进的切入点和关键所在。疏水缔合水凝胶具有敏感度高、智能响应和生物相容等优点,广泛应用于智能材料和生物载体等领域。本文从结构组成出发,介绍了具有不同结构类型的疏水缔合水凝胶,并结合制备方法,总结出其性能各异的成因及机理,对研究现状及应用价值进行了归纳和展望。     

相选择性凝胶因子及其在油品污染处理中的应用研究进展

近年来含油污水及海上油品泄漏问题日益严重,威胁着人类的生存环境和海洋生态环境。相选择性凝胶因子因其制备简单、生物相容性好、快速高效、可重复利用等优点为油品污染处理提供了新选择。本文首先介绍了相选择性凝胶因子的分类和自组装机理及相选择性凝胶因子的发展现状,重点对小分子凝胶因子进行了阐述,其中小分子凝胶因子包括氨基酸类、有机酸及其盐类、胆固醇类和糖类衍生物类等,并对有机高分子凝胶因子做了简单介绍;最后对相选择性凝胶因子的发展做出了展望。     

仿凝集素微凝胶的制备及葡萄糖响应特性

葡萄糖响应高分子微凝胶有望用于设计构建可持续检测葡萄糖并输出反馈的系统，但如何实现高选择性识别水环境中葡萄糖是较大挑战.本工作优化了仿凝集素(s-Lectin)的合成路线，通过迈克尔加成、酰胺缩合等，4步合成出s-Lectin，进而将其包裹于聚异丙基丙烯酰胺(pNIPAM)交联网络中，制备得到新型的葡萄糖响应微凝胶.随着葡萄糖浓度在0～30 mmoL范围内逐渐增大，浊度法研究表明该仿凝集素微凝胶水溶液消光度呈现持续降低的趋势，而动态光散射法测试结果显示仿凝集素微凝胶粒径变大，即微凝胶发生了溶胀.进一步采用动态光散射法研究对葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等的识别选择性，结果表明仿凝集素微凝胶仅在水溶液中加入葡萄糖时发生溶胀，而在加入果糖、甘露糖、半乳糖等时则几乎没有发生粒径变化，展示出可高选择性识别水环境中葡萄糖的特性，有望用于血糖检测.