界面超分子化学与响应性功能表面

超分子化学和界面的结合有效地促进了超分子化学和胶体与界面科学的发展。刺激响应性超分子界面,因在外界刺激作用下能够引起界面物理化学性质的改变并带来新的界面功能,而受到广泛的关注。近年来,溶液中基于偶氮苯 环糊精主客体相互作用的超分子组装体已经得到了广泛的研究。我们将溶液中基于偶氮苯环糊精主客体作用的可控可逆超分子组装体转移到界面上,构筑了具有刺激响应性的功能化超分子界面,并实现了表面浸润性的可逆调控、生物大分子的可控吸附与脱附、光可控的生物电化学催化等功能。我们期待类似的概念可以拓展到其他超分子体系,构筑具有特定结构的功能界面。     

糖-蛋白质特异性识别在生物材料领域的应用

糖类不仅是组成生命体的基本物质之一,还是很多生理和病理过程中分子识别和细胞间相互作用的基础。糖的生物学功能可通过与蛋白质的相互作用来实现。这种可逆的特异性识别在信号传导、细胞粘附、增殖、分化、病菌感染和免疫应答等生命过程中具有重要意义。本文着重介绍了糖-蛋白质相互作用的种类和机理,综述了糖-蛋白质特异性识别作用在生物材料领域的应用进展,包括将糖类作为靶向分子修饰到纳米粒子或载体分子表面进行药物传递和基因转染,利用糖-蛋白质非共价作用力进行分子组装,以及制备糖基化表面用于调控蛋白粘附和细胞行为。由于糖类特殊的生物学性能和种类的多样性,基于糖-蛋白质特异性识别有望用于制备更加实用和智能的生物材料。     

光响应智能生物粘附材料的设计与应用

智能生物粘附材料是一类通过生物粘附作用粘附于组织表面,且对外界刺激具有特定响应的新型粘合剂.因其止血快、生物相容性好、生物粘附性强且具有智能响应效果而在外科临床应用领域受到了极大的关注.其中,光响应生物粘附材料因具有无接触、时空调节、严格剪裁和远程控制等独特优势,被广泛用于伤口止血及组织修复等领域.除了广泛应用的紫外光,可见光和近红外光因其优异的组织穿透深度、高稳定性和低能量特性而在这类光响应生物粘附材料中受到广泛关注.本文总结了智能响应粘附材料的响应类型,重点介绍了近年来光响应生物粘附材料的研究进展,包括分类、性能及其在生物医学领域的具体应用等.     

Janus复合材料调控界面

Janus材料集成不同组成/功能于一体,具有明确的空间分区特征,是一类特殊的高分子复合功能材料.有机高分子链提供亲水/亲油及响应特性,无机组成提供丰富的光、电、磁、热等功能性.两亲性的Janus材料在高效稳定界面同时,还能赋予界面功能性并可在外场作用下实现操控.本文重点总结了不同结构和功能的Janus材料在稳定界面和调控界面的近期主要进展,包括聚集行为、固体乳化剂、界面增容、界面催化、功能涂层、细胞诊断与治疗等方面.     

光响应超分子聚合物

超分子聚合物是超分子化学、高分子化学和材料化学领域的研究热点.将光响应的功能基团以非共价作用构筑到超分子聚合物体系中,得到光响应型超分子聚合物,从而能够将超分子聚合物的独特性质与光化学反应的优势有效地结合起来,从而构筑新型的光功能材料.本文总结了近年来本课题组有关光响应超分子聚合物方面的研究工作:介绍了主链型的光响应超分子聚合物的光调控组装和解离,超分子聚合物和共价聚合物的光控可逆切换和光调控组装形貌;另外还举例介绍了具有自修复和室温磷光发射等功能的侧链型光响应超分子聚合物,并对刺激-响应的超分子聚合物领域的发展做了展望.     

胆甾相液晶螺旋方向的光调控

光响应胆甾相液晶是一类在光刺激下通过改变液晶分子排列调控光学特性的智能“软”光子晶体材料,其分子自组装形成周期性螺旋结构,选择性地反射与自身螺旋方向相同的圆偏振光。近年来,利用光刺激诱导胆甾相液晶在左手螺旋和右手螺旋之间发生螺旋翻转的研究引起了广泛关注。胆甾相液晶的螺旋翻转能够改变反射光的圆偏振特性,有望拓展光子晶体材料在可调节滤光器、防伪与加密技术、圆偏振激光器、三维显示等领域的潜在应用。本综述重点关注光响应胆甾相液晶螺旋翻转的研究进展;总结了调控胆甾相液晶螺旋方向的两种主要策略：(1)直接引入螺旋性可逆转变的光响应手性分子开关,(2)利用光响应手性分子开关和与之螺旋性相反的手性掺杂剂之间的手性竞争;分析了分子空间构型转变对调控螺旋翻转程度的影响;并讨论了不同材料体系面临的挑战以及未来的发展方向。     

水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的研究进展

水下超疏油表面由于在防污材料、微流控技术、生物粘附等方面具有广泛的应用前景,已经引起人们的普遍关注。本文简单介绍了浸润性在液相体系的相关概念及基础理论,综述了自然界中的水下超疏油低粘附生物体典型实例以及水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的仿生制备和智能调控,并对水下超疏油仿生界面材料的发展进行了展望。     

从单分子到分子聚集态科学

有机光电功能材料的宏观性能不仅只依赖于基元分子自身的理化性质,还取决于其分子聚集行为和聚集态结构。在特定的聚集态结构中,分子间弱相互作用的加和与协同,可促进体系性能的拓展与质变,获得超越分子本征属性的功能。这凸显出当前化学研究逐步从关注单分子向分子聚集态科学转变,体现出分子聚集态研究的重要性。本文借助有机室温磷光性能对分子聚集态结构的高度灵敏性与响应性,系统探讨了分子聚集态结构的形成规律与核心影响因素。以此为基础,进一步拓展分子聚集态研究的应用领域,包括力致发光、有机二阶非线性光学、力致变色、有机发光二极管等,从静态调控到动态刺激响应(刺激源:力、热、光、电场等),从单一结构到多组分体系与器件,同时,确立了各种有机光功能材料的优势分子聚集形式,提出了聚集态调控的有效策略与研究思路,阐述了光电功能材料体系设计与合成的可控性与预见性。     

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。     

化学振荡反应调控的动态可逆智能体系

动态可逆作用是构筑智能材料体系,实现材料性能可控、可调性的重要工具。但是,多数基于动态可逆作用的智能体系仅能对"开/关"转换的外界刺激因素,如光、热、溶剂、pH等产生响应,不能实现自动调控。化学振荡反应及自振荡高分子材料的发展为新型自调控智能体系的构建提供了重要的思路。本文结合自调控智能体系的最新研究进展,介绍化学振荡反应调控的动态可逆智能体系(DRIS),包括利用动态共价键、主-客体作用、配位作用、离子作用、分子间作用等动态可逆作用构筑的纳米粒子自动聚集/分散体系、两亲性分子自组装/解组装体系、宏观凝胶自组装/解组装体系、自动分子器件、自动荧光振荡体系等。最后,对化学振荡反应调控的动态可逆智能体系的研究与发展进行展望。