回流沉淀聚合:单分散聚合物纳米水凝胶微球制备新技术

针对高效制备单分散聚合物纳米水凝胶微球手段欠缺问题,我们发展了一种新型的纳米水凝胶微球制备新技术——回流沉淀聚合技术,与以往的沉淀聚合及蒸馏沉淀聚合相比,该方法效率更高、普适性更强、操作更简单,适合高效制备单分散的纳米水凝胶微球及其复合微球.通过考察制备聚甲基丙烯酸微球过程中的反应时间、固含量、交联剂含量、混合溶剂比例等影响因素,成功制备了形态可控、尺寸均一、水中分散性良好的聚甲基丙烯酸纳米水凝胶微球,并给出了微球形态控制的基本规律.通过该技术制备的纳米水凝胶微球及其复合微球将被广泛用于生物医用材料中.     

纳米结构型PMAA/CdS复合微球的微凝胶模板法制备研究

以微凝胶为模板,利用微凝胶三维网络结构对无机沉积反应的限域和导向作用,制备了具有核-壳结构的聚甲基丙烯酸/硫化镉(PMAA/CdS)有机/无机复合微球材料.复合微球的制备包含两个基本步骤首先,以反相乳液聚合法得到包含Cd(Ac)2的聚甲基丙烯酸微凝胶;然后,在搅拌过程中向反应体系中缓慢通人H2S气体,使镉离子沉积为CdS,经洗涤处理后得到PMAA/CdS复合微球.SEM观察表明,复合微球表面呈现均一的微纳米结构,这种结构可因微球制备条件的不同而不同.而且,超声处理可使微球表面趋于光滑.X射线衍射分析表明复合微球中CdS处于晶态,具有立方结构.此外,复合微球因CdS的存在而具有光致发光特性.     

以微凝胶为基质的杂化材料制备及应用研究进展

水凝胶微球即尺寸较小的球形水凝胶,除了凝胶特性外,其特点主要是具有较小的尺寸和球形形貌。由于其网络结构和快速的刺激响应性,使其作为模板制备具有独特性能的杂化材料而备受关注。本文主要从几个方面阐述了以微凝胶为基质制备杂化材料的方法及其应用。包括了磁性金属氧化物-凝胶杂化材料、金属单质-凝胶杂化材料、生物活性-凝胶杂化材料及功能化的球形和膜状杂化材料,最后介绍了本实验室以微凝胶为基质制备表面图案化杂化材料的方法。     

微尺度水凝胶与组织工程

水凝胶已被广泛应用于组织工程、药物控释、生物传感器等生物医学领域。随着微制造技术的发展,在纳微米尺度范围内制备形状和尺寸与自然组织相匹配的工程化水凝胶为解决血管化困难、复杂组织结构模拟、多细胞接种等组织工程难题带来了曙光。本文将主要讨论微尺度水凝胶在组织工程领域的研究现状,重点介绍微尺度水凝胶的合成方法及其在血管化和复杂组织结构模拟方面的应用。     

交联壳聚糖水凝胶填充层状微胶囊的制备与性能

在甲基丙烯酸和乳酸接枝修饰的水溶性壳聚糖(CML)存在下, 合成了尺寸均匀的球形CML杂化碳酸钙微粒. 通过层层组装(LBL)技术在该微粒表面形成了聚苯乙烯磺酸钠(PSS)/聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)多层膜, 去除碳酸钙微粒后得到内部含有CML的聚电解质微胶囊. 进一步采用紫外光引发CML聚合, 将CML转化为CML微凝胶, 得到内部填充凝胶的微胶囊. 通过扫描电镜、光学显微镜和透射电镜等技术表征了微胶囊的结构. 与传统的LBL微胶囊不同, 凝胶填充的微胶囊干燥时尺寸收缩, 但仍可保持球形; 再次水化后, 能够膨胀恢复其原有尺寸和形态. 各种具有不同电荷性质、分子量和亲疏水性的染料分子及蛋白质均可有效地装载到微胶囊内.     

利用改进的本体溶胶-凝胶过程制备单组分二氧化硅单块

溶胶 -凝胶方法具有较低的反应温度 ,可在材料处理的最初阶段即纳米尺度上对材料的结构进行控制 ,所制备材料具有较高均一性和高纯度等优点 ,长期以来引起了众多科学家的关注[1～ 4 ] .然而 ,传统的溶胶 -凝胶工艺存在凝胶时间过长、体积收缩大、形状和尺寸无法控制、严重的龟裂、成本高以及环境污染等缺点 ,限制了其应用 .针对上述问题 ,我们改进了传统的溶胶 -凝胶过程 ,提出本体溶胶 -凝胶技术和复合本体溶胶 -凝胶技术 [1,2 ] .本体溶胶 -凝胶技术由于加入的凝胶促进剂碳酸盐与 Si O2 相容性差 ,存在块体成功率相对较低、表面不光滑和…     

采用一锅法制备量子点/琼脂纳米复合凝胶

以天然高分子琼脂为稳定剂,采用简单便捷的一锅法制备Mn掺杂ZnS量子点/琼脂纳米复合凝胶,琼脂不仅作为制备量子点的稳定剂,同时也是纳米复合凝胶的主要成分。对该纳米复合凝胶中量子点的化学结构和尺寸大小进行了表征,并对纳米复合凝胶的荧光性能和凝胶性能进行了研究。实验结果表明,制备得到的纳米复合凝胶均一稳定,在302 nm紫外光下呈现十分明显的橙红色荧光。在该纳米复合凝胶的透射电子显微镜（TEM）表征中可以观察到大小比较均一、粒径为3 nm左右的纳米粒子,光谱分析结果进一步证实纳米复合凝胶中存在Mn掺杂ZnS量子点。该纳米复合凝胶不仅具有良好的荧光性能,还具有温度刺激响应性可逆溶胶-凝胶转变性能,同时具有较高的溶胶转变温度和较好的温度稳定性。利用这些性能特点,可以方便地制备纳米复合凝胶小球。此外,该纳米复合凝胶还可以被潜在应用于金属离子的荧光检测分析领域。     

一锅法制备量子点/琼脂纳米复合凝胶

以天然高分子琼脂为稳定剂,采用简单便捷的一锅法制备Mn掺杂ZnS量子点/琼脂纳米复合凝胶,琼脂不仅作为制备量子点的稳定剂,同时也是纳米复合凝胶的主要成分。对该纳米复合凝胶中量子点的化学结构和尺寸大小进行了表征,并对纳米复合凝胶的荧光性能和凝胶性能进行了研究。结果表明,制备得到的纳米复合凝胶均一稳定,在302nm紫外光下呈现十分明显的橙红色荧光。TEM表征显示,在该纳米复合凝胶中可以观察到大小比较均一、粒径为3nm左右的纳米粒子;光谱分析结果进一步证实纳米复合凝胶中存在Mn掺杂ZnS量子点。该纳米复合凝胶不仅具有良好的荧光性能,还具有温度刺激响应性可逆溶胶-凝胶转变性能,同时具有较高的溶胶转变温度和较好的温度稳定性。利用这些性能特点,可以方便地制备纳米复合凝胶小球。此外,该纳米复合凝胶还有望应用于金属离子的荧光检测分析领域。     

温敏性微凝胶的研究技术

温敏性微凝胶因具有尺寸小、对温度的变化响应速度快、渗透性好等优点,所以在许多领域显示出良好的应用前景.温敏性微凝胶的应用性能取决于由其结构所决定的物理化学性能.为了深入了解温敏性微凝胶的结构与性能关系,研究人员利用不同技术手段进行了广泛研究.本文主要综述了显微技术、示差扫描量热技术、光散射技术、中子散射技术、核磁共振及荧光光谱等在温敏性微凝胶结构与性能研究中的应用、主要研究结果,并对微凝胶未来的研究方向提出了一些建议.     

光/还原双重响应水凝胶微球的制备及在细胞三维(3D)培养中的应用

设计合成了一种光/还原双响应水凝胶微球, 该微球可在温和的刺激条件下实现三维(3D)细胞的大规模培养和无酶无损捕获. 水凝胶微球组分中包含一个双响应功能单体(M1), 其中邻硝基苄酯功能基团可在紫外光照下与氨基化合物发生光偶联作用, 从而在水凝胶微球表面实现黏附蛋白的有效固定, 并通过蛋白质-整合素相互作用介导细胞的黏附. 微球表面细胞生长增殖后, 其中的二硫键基团可被谷胱甘肽还原, 从而介导细胞无酶无损温和释放. 这种通过调节水凝胶微球表面生物活性分子的固定与释放介导细胞黏附与捕获的新方法为细胞工程提供了一种通用而有效的手段.     

过渡金属催化的酰胺C-N键活化

过渡金属催化的酰胺C-N键活化已成为有机化学和金属有机化学热门的研究领域之一。酰胺中羰基C-N键的切断可分为5种不同模式:1)氧化加成反应;2)形成季铵盐后的酰基转移反应;3)质子解反应;4)氢化反应;5)脱羧反应。而酰胺非羰基C-N键的切断可分为4种不同模式:1)氧化加成反应;2)亲核取代反应;3)形成亚胺或亚胺盐;4)β-氨基消除反应。本文综述了近年来过渡金属催化的酰胺中羰基C-N键和非羰基C-N键的不同切断模式。     

动脉粥样硬化造影剂PGMA-EDA-g-PEG-g-DS@IO的合成及性能

利用乙二胺(EDA)对聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)进行开环反应, 制备了侧链多氨基聚合物PGMA-EDA; 再利用聚乙二醇(PEG-COOH)和硫酸葡聚糖钠盐(DS)分别对PGMA-EDA上氨基进行酰胺化反应和还原胺化反应, 制备含动脉粥样硬化斑块靶向分子DS的双亲性接枝共聚物PGMA-EDA-g-PEG-g-DS. 通过核磁共振(¹H NMR)谱和红外光谱(FTIR)表征了聚合物的结构. 利用凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物的数均分子量M_n=16255, 多分散性指数PDI=1.54. 采用配体交换法, 利用该聚合物对油胺配体超顺磁性氧化铁纳米粒子进行修饰, 制备了水溶性氧化铁纳米粒子PGMA-EDA-g-PEG-g-DS@IO. 通过透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征了纳米粒子的形貌和粒度, 采用热重分析(TGA)和振动样品磁强(VSM)仪表征了纳米粒子的包覆率和磁强度. 采用细胞计数试剂盒(CCK)测定了纳米粒子的细胞毒性, 结果表明, 水溶性纳米粒子的生物相容性较好, 可作为动脉粥样硬化斑块的特异性磁共振检测用造影剂.     

物理混合法制备分级混晶TiO2微纳米材料及其光催化性能

通过物理混合法可控合成了分级混晶TiO₂微纳米材料, 采用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线光电子能谱仪(XPS)和固体紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对该微纳米材料进行了表征, 并评价了不同混晶比材料的光催化性能. 结果表明, 所得材料是由均匀负载金红石纳米颗粒的锐钛矿纳米片组装的三维分级结构. 其具有很高的光催化活性, 分级结构和混晶异相结的同时引入是提高材料光催化活性的关键.     

Acyclic phenylalkanediols as substrates for the study of enzyme recognition. Regioselective acylation by porcine pancreatic lipase: a structural hypothesis for the enzymatic selectivity

The regioselective acylation of phenylalkanediols catalysed by porcine pancreatic lipase (PPL) was the reaction used for modelling different areas in the active site of the enzyme. With this aim, different racemic or prochiral (1,n)-diols, with n ranging from 2 to 6 were resolved via transesterification with vinyl acetate, and the results were explained according to microcrystalline enzyme structure. Thus, we describe a logical model for explaining the enzyme regio and stereoselectivity, based on three residues of the active site (Ser153, Phe216 and His264) which turned out to be crucial for the substrate binding and transformation.     

超临界流体回收碳纤维树脂复合材料

碳纤维树脂复合材料回收再利用是碳纤维产业可持续发展的重要一环,因此受到学术界及产业界的广泛关注。 超临界流体回收碳纤维方法是一种高效、清洁,并且对碳纤维性能损伤较小的回收方法。 本文回顾了超临界流体回收碳纤维树脂复合材料研究进展,系统讨论超临界体系、反应条件、催化剂等对树脂降解率、回收碳纤维性能的影响,并对超临界流体回收碳纤维树脂复合材料的未来发展进行了展望。     

A Robust Wood-inspired Catalytic System for Highly Efficient Reduction of 4-Nitrophenol

Porous solid scaffolds play key roles in preventing nanocatalysts from agglomeration, greatly maintaining the catalytic efficiency and stability of nanocatalysts. However, facile preparation of robust scaffolds with high mass transfer efficiency for loading nanocatalysts remains a major challenge. Here, we fabricate a wood-inspired shape-memory chitosan scaffold for loading Au nanoparticles to reduce 4-nitrophenol via a simple “freeze-casting and dip-adsorption” approach. The obtained catalytic scaffold highly resembles the unidirectional microchannel structure of natural wood, resulting in robust mechanical properties and outstanding water absorption capacity. Additionally, Au nanoparticles can be firmly and uniformly anchored on the inner surface of these microchannels via electrostatic interaction, forming numerous microreactors. This catalytic system exhibits a high 4-nitrophenol conversion rate of 99% in 5 s and impressive catalytic stability even after continuously treating with more than 3 L of highly concentrated 4-nitrophenol solution(1 mmol/L). Therefore, the wood-like catalytic system presented here demonstrates the potential to be applied in the field of water treatment and environmental protection.     

表面修饰探针纳升电喷雾质谱脂质组学对大型溞和蚤状溞的快速鉴别

采用表面修饰探针敞开式纳升电喷雾质谱技术建立了脂质组学方法, 以实现溞属(Daphnia)生物大型溞和蚤状溞的快速鉴别. 采用微尺度表面修饰探针直接从Daphnia体内萃取和富集出脂质化合物, 然后在常压敞开条件下进行纳升电喷雾质谱分析, 利用高分辨率质谱仪获得脂质指纹图谱并进行脂质种类和结构鉴定. 采用该方法获得了大型溞和蚤状溞的脂质指纹图谱, 并研究了大型溞和蚤状溞体内的脂质组成特征. 通过结合化学计量学手段实现了大型溞和蚤状溞的快速区分, 并鉴定了相关的生物标志物. 结果表明, 所建立的微萃取探针纳升电喷雾质谱脂质组学方法具有分析速度快、 灵敏度高的优点, 可用于Daphnia属生物的快速鉴定和识别.     

Ce促进Ni/SAPO-11催化剂上正庚烷的临氢异构化

通过浸渍法制备了Ni/SAPO-11催化剂, 并进一步通过分步浸渍法制备了Ni-Ce /SAPO-11双金属催化剂, 对其晶相结构和表面酸性进行了表征. 实验结果表明, Ce的引入导致比表面积和孔容增大, 总酸量升高而酸强度降低, 金属Ni在载体SAPO-11表面的分散度提高. 通过对正庚烷的临氢异构化反应研究发现, 引入Ce可以显著提高异庚烷的选择性. 在n(H₂)/n(n-C₇H₁₆)=12, MHSV=3.52 h^-1, 催化剂量0.3 g, 反应温度300 ℃条件下, Ni-2%Ce/SAPO-11催化剂的正庚烷转化率可达25.4%, 异庚烷的选择性可达90.4%.     

载银离子PLGA-PEG-PLGA温度敏感水凝胶的制备及体外抗菌性能

利用聚乙二醇(PEG 1000)引发乙交酯和 D,L-丙交酯开环共聚合, 制备了聚丙交酯乙交酯(PLGA)三嵌段共聚物(PLGA-PEG-PLGA)温敏水凝胶材料; 利用核磁共振氢谱( ¹H NMR)确定了产物的结构及组成. 通过还原硝酸银的方法制备银纳米粒子(AgNPs), 并将其与PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水凝胶混合, 制得新型AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶; 对该复合水凝胶的相关性能进行了表征. AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶仍然具有温敏性能, 随着温度升高可发生溶胶-凝胶的相转变; 还可以持续释放银纳米粒子, 从而发挥抗菌性能. 体外细胞实验结果表明, AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶具有良好的生物相容性, 未见明显细胞毒性, 是具有应用前景的新型复合水凝胶.     

立方体纳米Cu2O表面热力学函数的粒度及温度效应

液相还原法合成了4种粒度在40-120 nm的立方体纳米氧化亚铜（Cu₂O）。利用X射线衍射仪（XRD）、显微拉曼光谱仪和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对纳米Cu₂O的物相组成及形貌结构进行了表征。采用原位微热量技术实时获取纳米/块体Cu₂O与HNO₃反应过程的热动力学信息,结合热化学循环及动力学过渡态理论计算得到纳米Cu₂O的表面热力学函数。在薛永强等建立的无内孔球形纳米颗粒的热力学模型基础上,发展了立方体纳米颗粒的热力学模型。最后由理论结合实验结果分析了粒度和温度对表面热力学函数的影响规律及原因。结果表明,摩尔表面Gibbs自由能、摩尔表面焓和摩尔表面熵均随粒度减小而增大,且与粒度的倒数呈线性关系,这与立方体热力学模型规律一致;随着温度的升高,摩尔表面焓和摩尔表面熵均增大,摩尔表面Gibbs自由能则减小。本文不仅丰富和发展了纳米热力学基本理论,还为纳米材料表面热力学研究及应用提供了方法和思路。