喜树碱/氧化石墨烯/类水滑石纳米杂化物的制备及表征

采用共组装法成功制备了电中性疏水抗癌药物喜树碱（CPT）/氧化石墨烯（GO）/Mg-Al类水滑石（HTlc）纳米杂化物. 先将CPT负载于荷负电的GO纳米片表面上制备成CPT/GO复合物,再与荷正电的HTlc纳米片（HNS）共组装,形成CPT/GO/HTlc纳米杂化物,其中GO纳米片和HNS相间叠加,CPT负载于层间. 采用X-射线衍射、透射电子显微镜、原子力显微镜、扫描电子显微镜-能量色谱仪、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见分光光度计和热重/差示扫描量热分析等技术对纳米杂化物进行了表征. 37 ℃下分别在pH 7.4和4.0的磷酸缓冲液中,考察了CPT/GO/HTlc纳米杂化物的药物释放行为. 结果表明,CPT/GO/HTlc纳米杂化物的药物释放过程符合准二级动力学方程,且具pH响应性,在酸性（pH 4.0）介质中的释放速率和释放率明显高于中性（pH 7.4）介质. 共组装法是构筑药物/ GO/HTlc纳米杂化物的简便方法,该纳米杂化物在药物输送领域具有良好的应用前景.     

(羟基喜树碱@胆酸钠)-层状双金属氢氧化物纳米杂化物的组装及表征

采用“药物修饰-共组装”法制备了(羟基喜树碱@胆酸钠)-层状双金属氢氧化物纳米杂化物. 先用胆酸钠(SCL)包裹羟基喜树碱(HCPT)形成胶束, 再与微反应器制备的层状双氢氧化物(LDH)纳米片共组装形成纳米杂化物, 其载药量可达12.9%, 杂化物中HCPT以高生物活性的内酯形式存在. 采用聚乙二醇(PEG)和羧甲基纤维素(CMC)分别对所制备的(HCPT@SCL)-LDH纳米杂化物进行了表面修饰, 结果表明, 纳米杂化物的分散性得到明显改善; PEG的修饰效果优于CMC, 所获得的PEG-(HCPT@SCL)-LDH杂化物的平均粒径可小至约70 nm, 具有良好的分散性和药物缓释效果. 其药物释放过程可用准二级动力学方程描述, 颗粒内部扩散是药物释放过程的控制步骤.     

羟基喜树碱-类水滑石纳米杂化的共组装制备及表征

采用共组装法在水溶液中制备羟基喜树碱(HCPT)-层状双金属氢氧化物(LDH)纳米杂化物.先利用微通道反应器通过共沉淀法制备了Zn₂Al-NO₃ LDH纳米片,然后与羧酸盐型HCPT在水介质中共组装,制备了HCPT插层LDH的纳米杂化物.利用酸处理,可将层间HCPT由非生物活性的羧酸盐型转化为生物活性的内酯型,这对高生物活性HCPT-LDH纳米杂化物的绿色制备具有重要意义.共组装法制备HCPT-LDH纳米杂化物,耗时短、载药量高、分散性好,且利用原料配比可方便地调控载药量. HCPT分子在LDH层间以其长轴倾斜于层板呈双层排列.所制备的HCPT-LDH纳米杂化物具有良好的药物缓释性能,颗粒内部扩散是药物释放过程的控速步骤.药物释放过程可用准二级动力学模型描述.可以用于构筑LDH基药物输送-控释体系.     

10-羟基喜树碱-癸二酸-LDH杂化物的制备及性能

采用二次插层法成功制备了10-羟基喜树碱(HCPT)-癸二酸(SC)插层的层状双金属氢氧化物(LDH). 先采用共沉淀法制备SC柱撑LDH杂化物(SC-LDH), 再在乙醇介质中将HCPT插入LDH层间形成HCPT-SC-LDH纳米杂化物. 依据SC和HCPT的分子尺寸和纳米杂化物的通道高度, 推测SC分子在层间可能为双层排列, SC分子两端的羧基同时键合在同一个LDH层片表面上; HCPT分子插入(或溶入)SC分子碳氢链形成的疏水区中. 所制备的纳米杂化物既可稳定HCPT的内酯环, 又可明显提高HCPT的溶解度, 还具有明显的药物缓释效果, 其释放动力学过程符合准二级动力学方程.     

利用有机改性的类水滑石缓释阿维菌素

采用蒸发溶剂促进插层(evaporating solvent enhanced intercalation)的方法把农药阿维菌素(Avermectin, AVM)插层到十二烷基硫酸钠(SDS)改性的类水滑石(Hydrotalcite-like compound, HTlc)层间，合成了AVM-SDS-HTlc纳米杂化物。研究发现其能够很好的控制阿维菌素的释放，表明AVM-SDS-HTlc纳米杂化物是一种很有潜力的农药控释剂型。AVM-SDS-HTlc纳米杂化物的释放受pH、温度和电解质的影响，酸性介质、较高温度以及有电解质存在会提高其缓释速率。释放过程符合准一级释放动力学，释放的活化能为279 kJ/mol。     

氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物制备及表征

采用共沉淀法将抗癌药物氟尿苷插入Mg-Al层状双金属氢氧化物(LDHs)的层间,合成了氟尿苷-LDHs纳米杂化物。依据氟尿苷分子大小和杂化物通道高度推测,氟尿苷分子是以长轴垂直或略倾斜于LDHs层片在LDHs层间呈双层排列。分别在pH=4.8和7.2的介质中研究了药物释放动力学,表明符合准二级动力学方程;释放速率随载药量增大而降低;氟尿苷-LDHs纳米杂化物具有良好的缓释效果。     

Triton X-100六角液晶相中制备镁铝层状双金属氢氧化物纳米片及其药物载体应用

以Triton X-100 六角相溶致液晶作微反应器, 采用共沉淀法制备了镁铝层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米薄片(L-LDHs). 以双氯芬酸钠(DS)为药物模型分子, 采用离子交换法制备了DS插层LDHs (DS/L-LDHs)纳米杂化物, 在37.0 ℃、pH=7.2的缓冲溶液中, 考察了纳米杂化物的药物释放性能, 并与传统溶液共沉淀法制备的镁铝LDHs (S-LDHs)纳米片状颗粒进行了对比. 采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)和N₂吸附-脱附等技术对所制备的LDHs和DS/LDHs 样品的晶体结构、比表面积、形貌特征等进行了表征. 结果表明, L-LDHs比S-LDHs具有更低的片厚度, 更高的比表面积和药物负载量, 所形成的DS/L-LDHs纳米杂化物药物释放速率也明显低于DS/S-LSHs, 即L-LDHs更适于作药物载体. DS/L-LDHs纳米杂化物的药物释放过程符合准二级动力学方程, 受颗粒内部扩散过程控制. 溶致液晶模板法可实现LDHs的形貌可控制备, 为LDHs基功能材料的研发提供了新途径.     

喜树碱插层的镁铝型层状双金属氢氧化物的合成及表征

采用共沉淀法把抗癌药物喜树碱（Camptothecin, CPT）插入层状双金属氢氧化物(layered double hydroxide, LDH)层间, 合成了CPT-LDH纳米杂化物。结果表明,在CPT-LDH纳米杂化物中,CPT在层间的排布方式有两种,即平行于层板的单层排列和垂直于层板的双层排列;缓释研究表明,CPT-LDH在pH 7.5的磷酸缓冲液中具有明显的缓释效果,其释放速率较相同pH值时CPT和LDH物理混合物的释放速率明显降低;考察了CPT-LDH的药物释放机理,在 pH 7.5的缓冲溶液中,释放过程受粒内扩散过程控制;CPT-LDH纳米杂化物的释放动力学符合准一级动力学过程。     

桥连对嵌段共聚物自组装的调控

通过嵌段共聚物自组装形成“桥连”是制备具有优异力学性能的网络结构的有效途经, 具有重要的应用价值. 但是, 过去的研究工作很少讨论“桥连”对嵌段共聚物自组装行为本身的影响. 该研究评论主要总结了最近几年利用“桥连”对嵌段自组装行为进行调控的工作进展. 作者设计了BABCB三组分线性多嵌段共聚物, 当其自组装形成二元“介观晶体”(球、柱)结构时, 中间B嵌段连接A和C相区(嵌段聚集成的“大原子”), 自然地形成桥连; 减小中间桥连B嵌段的相对长度, 就可以增加其拉伸程度, 从而降低介观晶体的配位数; 另外, 两个末端B嵌段的相对长度可以直接调控A和C“大原子”之间的相对配位数. 基于这两个机理, 自洽场理论计算预测了各种配位数相等和不相等的二元介观晶体结构. 进一步, 将“拉伸桥连”概念拓展到AB型嵌段共聚物体系中, 并且通过多臂星型嵌段共聚物分子结构中的“组合构型熵效应”在AB型嵌段共聚物中形成高比率的桥连构型, 使传统的六角柱状结构转变为了四配位的四方柱状和三配位的石墨烯类柱状结构. 未来, 在ABC三组分嵌段共聚物体系的设计中引入拓扑结构以及使用共混等方法, 有望在介观尺度重铸大多数已知的原子/离子二元晶体结构, 甚至超越原子/离子晶体结构.     

自组装辅助聚合法制备纤维素基温度/pH双敏感性荧光纳米凝胶

通过自组装辅助的一步法制备了具有温度和pH双重响应性的荧光纳米凝胶(FNG). 首先设计制备了一种水溶性含双键的荧光单体5-丙烯酰胺荧光素(5-AAF), 在水溶性纤维素醚——羟丙基纤维素(HPC)主链上引发5-AAF的接枝共聚, 同时由于5-AAF的疏水作用力诱导共聚物发生自组装, 并通过双官能团交联剂亚甲基二丙烯酰胺(MBA)的加入使自组装纳米聚集体交联, 从而一步制得具有环境响应性的FNG, 该过程在水相中进行, 具有高效、 “绿色”的优点. 研究结果表明, 改变合成过程中HPC的分子量可调控所得FNG的环境响应性. 对FNG环境响应性的研究表明, FNG链段上的亲疏水基团及与水分子间的氢键作用是影响凝胶温度响应性的主要因素. 此外, FNG的荧光在中性及碱性溶液中显著加强, 在酸性溶液中迅速猝灭. 由于FNG的荧光信号对温度和pH的显著敏感性, 且具有较低的细胞毒性, 因此在荧光标记生物检测及生物微环境的温度/pH检测等领域具有广泛的应用前景.     

Fe3 O4@(TF-LDHs)纳米复合体的制备及药物缓释性能

采用共沉淀法, 以替加氟(Tegafur, TF)插层层状双金属氢氧化物(LDHs)纳米杂化物(TF-LDHs)包覆磁性基质Fe3O4, 得到了具有核/壳结构的纳米复合体[Fe3O4@(TF-LDHs)], 采用XRD, FTIR, TEM, VSM和元素分析等技术对样品的化学组成、 晶体结构\, 形貌及磁性等进行了表征, 探讨了药物分子在LDHs层间的存在状态, 考察了其药物释放行为. 结果表明, Fe3O4@(TF-LDHs)纳米复合体具有顺磁性, 其比饱和磁化强度随磁性基质含量的增大而增强; TF分子在LDHs层间以长轴略倾斜于LDHs层板的方式呈双层排布; Fe3O4@(TF-LDHs)纳米复合体具有明显的药物缓释性能, 其释放动力学过程符合准二级动力学方程, 颗粒内部扩散为释放过程的速率控制步骤.     

离子液体的凝聚态化学研究

离子液体是可以替代传统溶剂实现高效、低碳、清洁、循环新过程新技术的新型溶剂,在完成“双碳”目标中具有重要的应用价值。同时,离子液体是一种典型的“软凝聚态物质(软物质)”,对它的认识和应用依赖于对其内部多尺度微观结构的研究,这需要以“凝聚态化学”的思想作为未来的研究方向,即对离子液体体系的组成、结构、性质、功能及它们之间的内在关系进行多层次的研究,进而实现对实际应用体系中传递过程和反应过程的调控。在本文中,我们以“凝聚态化学”的视角简要综述了对离子液体的研究。首先介绍了离子液体的化学结构和物理性质,指出理解离子液体性质的变化必须要研究其内部的结构。然后,我们介绍了离子液体从分子层面到纳微尺度的结构,包括离子对、氢键、氢键网络、团簇、界面结构和纳米限域结构。最后,我们对离子液体“凝聚态化学”研究的未来进行了展望。     

从铜离子、酸中心与铝分布的关系分析不同模板剂制备Cu-SSZ-13的NH3-SCR性能

铜离子改性的SSZ-13沸石是以氨气为还原剂选择催化还原柴油发动机尾气中氮氧化物反应(NH₃-SCR)的优良催化剂。本文综述并具体分析了酸中心位点对于Cu-SSZ-13中铜离子落位、迁移的影响,以及骨架铝分布对其决定性的作用,强调了“成对”酸中心,“强铝对”对于催化剂水热稳定性的重要作用,并总结了目前控制“铝对”形成的方法。以此为基础分析了不同有机模板剂、共模板剂法制备的Cu-SSZ-13在催化NH₃-SCR反应中的表现,为使用廉价模板剂或共模板剂替代TMADaOH合成具有良好NH₃-SCR催化活性和水热稳定性的Cu-SSZ-13提供参考。     

石墨烯迷你马达的自组装制备及其乙醇驱动运动和油品吸附性能

石墨烯三维(3D)宏观体多集中在厘米尺度并为实心对称结构,且存在“小尺寸”和“低密度”难以协调的矛盾。 本文以氧化石墨烯为前驱体、苯胺为交联剂,在电动搅拌下通过剪切力驱动聚集和毛细管力干燥协同自组装制备球状氧化石墨烯水凝胶,经过高温还原得到石墨烯迷你马达。 所得石墨烯迷你马达具有尺寸小(直径2~5 mm)、密度低(0.2~0.7 g/cm³)、内部空心结构以及疏水亲油的性能。 上述结构特征赋予其乙醇驱动运动和油品吸附性能。 研究表明,充分浸泡乙醇的石墨烯迷你马达在水中可以展现出自转速度3 r/s的无规则快速运动;对水中植物油的饱和吸附量约为794.9 mg/g。     

X型Gemini表面活性剂改性类水滑石的制备及其吸附对甲酚性能

传统表面活性剂-类水滑石(HTlc)纳米复合物可有效吸附水中主要有机污染物酚类污染物,如酚类污染物,以高性能Gemini双子表面活性剂代替传统表面活性剂有望提高其去除效率。本文采用剥离-重组法制备了X型Gemini表面活性剂(MXC_6)-HTlc纳米复合物,并采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、比表面和元素分析等技术手段对样品进行了表征。结果表明,MXC_6成功重组于HTlc层间。分别从吸附动力学和热力学研究了MXC_6-HTlc纳米复合物对对甲酚的吸附行为:吸附动力学曲线符合准一级动力学方程;吸附等温线符合Linear方程;吸附量显著高于HTlc,且随p H值和温度的增加而降低。实验表明,MXC_6-HTlc纳米复合物是一种新型高效水中酚类污染物处理剂。     

三明治结构纳米银/氧化石墨烯基底的制备及SERS性能

采用易操作且低成本的静电自组装方法, 在质子化的玻璃基片上, 通过交替沉积氧化石墨烯(GO) 和带正电荷的银纳米粒子(AgNPs) 获得少数层GO和AgNPs复合薄膜(AgNPs/GO). 采用紫外-可见光吸收光谱、 原子力显微镜和扫描电子显微镜对复合薄膜的生长和表面形貌进行了表征. 结果表明, 通过调控AgNPs 溶胶浓度和自组装循环次数, 可以获得AgNPs/GO/AgNPs 的三明治结构, 并在基底表面形成均匀的AgNPs 聚集体. 表面增强拉曼散射(SERS)研究结果表明, AgNPs/GO-4基底具有最佳的SERS性能, 其对罗丹明6G(R6G) 和结晶紫的平均拉曼增强因子分别为3.4×10⁸和1.3×10⁹, 对R6G的最低检测浓度约为10^-12 mol/L. 多层三明治结构和较小颗粒间距使得AgNPs层之间产生强烈的耦合作用, 并在GO片层间产生大量的“热点”, 显著提高SERS性能, 而少数层GO具有强吸附性, 有利于分子在基底中富集, 从而起到化学增强作用, 提高SERS灵敏度.     

卡铂@葡聚糖纳米载体的自组装/聚合一步法制备及生物应用

在接枝共聚辅助自组装(GISA)制备葡聚糖纳米载体的过程中, 利用丙烯酸单体与卡铂之间的非共价键作用, 使得卡铂参与到葡聚糖纳米载体的形成中, 从而一步实现了卡铂@葡聚糖纳米载体的制备, 并使用肿瘤还原性环境敏感的二硫键来交联纳米载体, 得到了对肿瘤还原环境响应的纳米药物载体. 对纳米药物载体的结构、 粒径及形貌进行表征, 结果显示, 纳米药物载体粒径为(92±0.2) nm, Zeta电位为(-8±0.3) eV. 通过体外药物释放研究发现, 在还原性环境中, 载体可持续72 h释放药物, 最大释放量达80%. 细胞摄取实验表明负载卡铂的纳米药物载体可在4 h内高效地进入细胞核; 其半抑制浓度(IC₅₀)为25.32 μg/mL, 达到和相同浓度游离卡铂相仿的促肿瘤细胞凋亡效果. 此一步法所制备的卡铂@葡聚糖纳米载体具有良好的生物应用前景.     

凝聚态化学的研究对象与主要科学问题

本文提出了“凝聚态化学(Condensed Matter Chemistry)”的概念,提出其研究对象是由传统化学上被视为反应主体的原子、离子以及分子等“基本粒子”,藉“稳定的粘连关系”凝聚形成的具有特定组成、多层次结构与性质、功能的物质凝聚态。本文以固态为例,讨论了(1)凝聚态的多层次结构;(2)凝聚态的化学性质与化学反应;(3)凝聚态构筑化学中的前沿科学问题;(4)凝聚态化学中的高新表征方法与技术的发展与开拓。并对四个领域中的主要科学问题进行了比较深入的探讨,为进一步再认识传统化学,特别是对其中心问题,即化学反应的再认识提供了方向与基础,为开展“凝聚态的多层次结构-化学性质与化学反应-凝聚态物质的构筑定向合成与精准制备”三个方面的关系研究,总结规律与“分态”建立“凝聚态结构理论”与“凝聚态化学反应理论”,建设“凝聚态化学”提供了科学体系与内容,并为进一步开展“凝聚态工程学”研究提供了前提与基础。     

铝合金表面原位自组装超疏水膜层的制备及耐蚀性能

采用阳极氧化法在铝合金表面原位构造粗糙结构, 经表面自组装硅氧烷后得到超疏水自清洁表面, 与水滴的接触角最大可达157.5°±2.0°, 接触角滞后小于3°. 通过傅立叶变换红外(FT-IR)光谱分析仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测试对阳极氧化电流密度、硅氧烷溶液中水的含量和自组装时间等参数进行了分析, 并得到制备超疏水自清洁表面的最优工艺参数. FE-SEM及AFM的测试结果表明, 由自组装硅氧烷膜层的无序性形成的纳米结构和阳极氧化构造的微米级粗糙结构与硅氧烷膜层的低表面能的协同作用构成了稳定的超疏水表面. 电化学测试(动电位极化)的结果表明, 原位自组装超疏水膜层极大地提高了铝合金的耐蚀性.     

基于温敏性有机/无机杂化纳米粒子的比率型Hg~(2+)荧光探针

基于有机/无机杂化纳米粒子制备了能够对汞离子(Hg~(2+))进行比率型检测的荧光探针.首先通过连续的可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成了两亲性嵌段聚合物,P(MPS-co-NBDAE)-b-P(NIPAM-co-Rh BHA).其疏水嵌段为带有三甲基硅氧烷侧基,并标记有荧光能量给体N-(7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑)(NBD)基元的聚丙烯酸酯,P(MPS-co-NBDAE);亲水嵌段为共聚有潜在荧光能量受体罗丹明脲衍生物单体(Rh BHA)的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺),P(NIPAM-co-Rh BHA).由该嵌段聚合物自组装形成的胶束在三乙胺催化作用下水解发生溶胶-凝胶化过程后,得到核交联的有机/无机杂化纳米粒子.在没有Hg~(2+)离子存在时,该杂化纳米粒子溶液只显示出NBD基元发射的绿光;而在有Hg~(2+)离子存在条件下,Hg~(2+)离子可诱导Rh BHA开环为具有荧光发射性能的Rh B基元.由于NBD与Rh B之间的荧光共振能量转移(FRET)效应,杂化纳米粒子溶液的颜色和荧光发射性能均会发生明显的变化,从而实现对水溶液中Hg~(2+)离子的高效选择性检测.而且,升高温度会导致纳米粒子壳层PNIPAM嵌段的塌缩,使NBD和Rh B基元间的空间距离缩短,可进一步提高检测效果.因此,基于该有机/无机杂化纳米粒子的检测体系可用来对Hg~(2+)离子进行高效选择性检测.