Fundamental studies on enhancement and blinking mechanism of surface-enhanced Raman scattering （SERS） and basic applications of SERS biological sensing

We review recent our results in the fundamental study of surface-enhanced Raman scattering （SERS） with emphasis on experiments that attempted to identify the enhancement and blinking mechanism using single Ag nanoparticle dimers attached to dye molecules. These results are quantitatively discussed in the framework of electromagnetic mechanism. We also review recent our results in basic SERS applications for biological sensing regarding detections of cell surface molecules and distinction of disease marker molecules under single cell and single molecule level.     

微针设计与刺入过程力学问题研究进展

近年来, 一种可实现无痛和微创给药以及生物微量采样分析的新技术—— 微针逐渐引起了人们的广泛关注. 本文首先简要介绍了微针技术的发展历史和现状, 随后结合人类皮肤的力学特点, 重点分析了微针设计和应用中面临的主要力学问题, 特别是微针刺入力、结构强度、刚度以及药物输送技术等方面的研究进展.最后介绍了有关生物微针及仿生微针方面的最新研究进展, 阐述了生物微针的特殊微纳结构和超级省力的力学原理, 并分析了其对改进人造微针设计带来的重要启示.     

骨科植入物的微动摩擦学研究现状及进展

骨科植入物在人体中的微动会引起植入物的磨损导致损伤,造成骨科手术的失败.本文介绍了植入物微动摩擦学的类型、研究方法、磨损机理及改善措施,详细阐述了当前国内外关于骨科植入物微动摩擦学的试验及数值模拟研究成果.建立1套可准确获得界面微动真实分布的科学方法,将有助于深入研究人体中界面微动,而将骨组织的生长模型与力学特性相结合,建立适于描述人体中植入物-骨组织的界面微动模型,对临床治疗及骨科植入物的优化设计具有非常重要的意义.     

生物光子晶体蝴蝶翅膀表面的凝结液滴憎水性

采用环境扫描电子显微镜(ESEM)观测了蝴蝶翅膀的微观结构, 揭示了蝴蝶翅膀颜色的各向异性特征. 采用高速摄像仪实时动态观察了蝴蝶翅膀的水凝结浸润特性, 分别探究了蝴蝶翅膀在水平、 不同倾斜角度以及在振动条件下的水凝结的憎水性. 基于微观结构, 对蝴蝶翅膀的水凝结憎水特性进行机理阐述. 定量描述了其表面的黏滞特性, 并基于蝴蝶翅膀的微观结构效应阐述了翅膀表面水凝结的憎水性机制.     

不同聚合物分散剂对Pt/SAPO-11催化剂性能的影响

采用浸渍法制备了经过不同聚合物分散剂处理的Pt/SAPO-11催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N₂吸附-脱附和N_H3程序升温脱附(TPD)等对催化剂的组织结构进行了表征。结果表明,分散剂不会破坏催化剂的结构,反而提高了其孔体积、孔径和比表面积,同时改变了沸石的酸强度和酸量,其中以聚乙烯吡咯烷酮处理的Pt/SAPO-11催化剂孔体积、孔径和酸性分布最佳。在固定床反应器上对不同分散剂处理的Pt/SAPO-11催化剂催化性能进行评价,结果表明聚乙烯吡咯烷酮处理的Pt/SAPO-11催化剂也表现出最佳的催化性能,麻风树油的加氢脱氧率高达99.45%,生物航空煤油组分收率和异构烷烃组分(C₈~C₁₆)的选择性分别达到了44.67%和56.37%。     

聚倍半硅氧烷复合超支化聚酯的结构及相容性

以三羟甲基丙烷(TMP)为内核, 二羟甲基丙酸(DMP)为支化单元用准一步法合成了重均分子量为12100的第四代端羟基脂肪族超支化聚酯G4, 并与聚甲基三乙氧基硅烷(PMSQ)共混制备出一系列不同质量分数的复合物. 利用固体核磁共振(NMR)等方法表征了各个样品的结构和反应程度, 并通过测量¹H T_1ρ值发现超支化聚酯与聚倍半硅氧烷之间具有较好的相容性, 相容尺寸为3~5 nm.     

用于生物检测的链霉亲和素修饰γ-Fe2O3@Au复合颗粒的制备与表征

制备了粒径为30 nm左右的γ-Fe₂O₃磁性颗粒, 利用巯基硅烷(MPTES)的偶联作用最终制备了粒径约为35.9 nm的金磁复合颗粒. 用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)等方法对所得金磁颗粒的表面形貌、大小、结构、光学和磁学性质进行了表征. 结果表明: 金成功地包覆到了γ-Fe₂O₃颗粒的表面, 所得金磁颗粒具有超顺磁性. 利用静电吸附作用, 链霉亲和素有效修饰到了γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒表面. 通过扫描仪检测其捕捉Cy3标记寡核苷酸序列后的荧光信号, 证明了链霉亲和素修饰的γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒有生物活性, 且没有荧光背景, 在生物检测领域表现出了很大的应用前景.     

丝胶基半互穿温敏凝胶的合成及其溶胀行为的研究

采用半互穿网络技术, 将具有生物相容性的丝胶蛋白(silk sericin)作为第二网络进入聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶网络中, 在水溶液中制备得到具有半互穿网络结构的丝胶基温敏水凝胶(SS/PNIPAM semi-IPNs). 采用称重法研究了产物的(消)溶胀、温度敏感性、最大溶胀度及脉冲响应行为; 利用扫描电镜(SEM), 差示扫描量热仪(DSC)和动态热机械分析仪(DMA)分别考察了产物的内部形态、热相转变行为和其储能模量随温度的变化. 结果表明: 具有较高亲水性的丝胶蛋白的引入增大了semi-IPNs水凝胶的内部孔径, 导致SS/PNIPAM半互穿水凝胶的溶胀度增加, 并且其储能模量随温度变化更明显. 相比于纯PNIPAM水凝胶, 半互穿水凝胶的消溶胀速率和低临界溶解温度(LCST)变化不大.     

以天然植物为模板合成高度有序的多级复合孔材料

筛选出两种孔径较大且孔结构规则的植物为大孔模板, 以嵌段共聚物为介孔相模板成功合成了两种具有连续的骨架和贯通的大孔孔道(大孔孔径大于40 μm, 其孔壁为介孔相)的高度有序多级复合孔材料. 对该复合孔材料进行了水热稳定性研究. 用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)以及N₂吸附-脱附等测试手段对合成的样品进行了表征. 结果表明, 合成的产物是孔道相互贯通的多级有序复合孔硅材料, 具有较好的水热稳定性. 采用此合成方法可精确地复制大孔植物模板.     

壳聚糖/聚乙烯醇/三聚磷酸钠三元复合微球的制备及表征

由壳聚糖（ＣＳ）、聚乙烯醇（ＰＶＡ）和三聚磷酸钠（ＴＰＰ）制备了壳聚糖／聚乙烯醇／三聚磷酸钠三元复 合微球,探讨了体系中壳聚糖含量对复合微球的影响,以及离子种类及浓度和ｐＨ值对复合微球溶胀度的影 响。采用ＸＲＤ、ＦＴＩＲ和ＳＥＭ等测试技术对微球的组分、结构和形貌进行了表征。结果表明,ＣＳ和ＰＶＡ具有良好的相容性,随着ＣＳ含量的增加,ＰＶＡ的结晶性逐渐降低,复合微球的粒径约为４００～９５０ μｍ,表面较为粗糙;随着ＣＳ添加量的增加,凝胶平衡溶胀度先增大再减小,ＣＳ／ＰＶＡ／ＴＰＰ复合微球在ｐＨ值为３～8的溶胀度最大,且在同一种溶液中,随着离子浓度的增加,其溶胀度明显降低;复合微球具有溶胀 收缩可逆性,显示ＣＳ／ＰＶＡ／ＴＰＰ复合微球是ｐＨ／离子敏感型凝胶,可为药物缓释系统提供实验和理论依据。