介孔结构增强的Fe3O4超粒子@介孔SiO2的光热性能

采用湿化学法制备了多功能Fe₃O₄超粒子@介孔SiO₂复合材料.该纳米复合材料具有超顺磁性,在商用磁铁下可实现快速富集、分离.SiO₂的包覆增强了Fe₃O₄超粒子在近红外光区的吸收,提高了其光热性能;介孔结构的构建提高了近红外光的利用率,进一步提升了纳米复合物的光热性能,且介孔SiO₂的壳层越厚,光热性能越优.细胞实验结果表明,Fe₃O₄超粒子@介孔SiO₂在近红外光照射下具有较高的癌细胞杀伤能力.     

调控供电子策略简易制备近红外二区有机小分子光学诊疗试剂

有机小分子凭借着明确的化学结构、出色的生物相容性、优异的可重复性等诸多优势被广泛应用于光学诊疗领域. 然而, 目前报道的有机小分子存在合成步骤复杂、成像波长位于近红外一区(NIR-I)、光热转换效率及单线态氧产率低等缺陷, 严重限制了其诊疗效果. 基于此, 本工作以吡咯并吡咯二酮作为缺电子单元、分别以苯、苯胺、邻苯二胺作为供电子单元, 通过一步偶联反应简易制备得到三种有机小分子DPP-0、DPP-2、DPP-4, 进一步利用纳米沉淀法制备得到对应的水溶性纳米粒子DPP-0 NPs、DPP-2 NPs和DPP-4 NPs. 研究发现, 随着氨基数量的增加, 纳米粒子吸收/发射均发生了红移, 其中DPP-4 NPs具有良好的NIR-I吸收能力且其最大荧光发射达到了近红外二区(NIR-II)区域, 表明可以通过改变供电子单元策略实现光学性能的调控. 在单一激光照射下, DPP-4 NPs可以同时产生NIR-II荧光信号、过高热及单线态氧, 其光热转换效率和单线态氧产率分别高达40.2%及34.3%, 可成功应用于肿瘤深层次NIR-II荧光成像诊断及高效光热/光动力联合治疗.     

聚吡咯及其纳米复合材料在光热治疗领域的应用

光热治疗是近年来兴起的一种治疗方法,具有靶向性强、适应性广的特点。在光热治疗中,通过光热剂对光的吸收将光能转化为热能,从而实现治疗作用,因而光热剂的光热转化性能直接决定了光热治疗的效果。光热剂的种类丰富,涵盖由无机到有机等组成和性能各异的多种材料。其中,聚吡咯具备良好的生物相容性、优异的光稳定性以及光热转化性能,在光热治疗领域受到广泛关注,是一种拥有巨大应用潜力的光热剂,然而其在光热治疗领域的发展趋势及前景却鲜有报道。本文综述了聚吡咯及其纳米复合材料的制备方法,详述了聚吡咯及其纳米复合材料在光热治疗领域中的应用情况,包括聚吡咯基纳米材料的自身性能和实际光热治疗的效果,指出以聚吡咯为基体或修饰材料来制备具有CT、磁共振、光声显影及光热治疗性能的聚吡咯基复合材料已成为发展趋势。在此基础上,本文还总结了聚吡咯基纳米复合材料在制备和应用中存在的问题,并分析了其在发展过程中遇到的挑战以及在生物医学应用中的前景。     

用于卵巢癌化疗-光热联合治疗的吉西他滨/聚吡咯复合纳米粒子

利用铁离子诱发吡咯氧化聚合反应制备了尺寸均一的聚吡咯纳米粒子, 并进一步负载化疗药物吉西他滨, 得到了吉西他滨/聚吡咯复合纳米粒子. 该复合纳米粒子对吉西他滨的负载能力强, 在水溶液中的稳定性好, 有助于降低吉西他滨对正常组织的毒副作用. 此外, 该复合纳米粒子在近红外光区有较强的吸收, 能够将吸收的光能转化为热, 是一种良好的光热试剂, 具有光热治疗功能. 同时, 该复合纳米粒子能够在热刺激下释放吉西他滨, 具有光热介导的化疗功能. 因此, 吉西他滨/聚吡咯复合纳米粒子是一种兼具化疗和光热治疗功能的联合治疗试剂. 复合纳米粒子在808 nm近红外激光照射下能够快速提升系统温度, 实现光热治疗与化疗联合杀伤卵巢癌细胞, 具有良好的生物医学应用潜力.     

WO3-TiO2负载的Pt单原子催化剂光热协同催化丙烷和丙烯氧化

单原子催化剂(single-atom catalyst,SAC)可以最大化金属原子利用率,并具有独特的电子特性,已经在各种催化反应中进行了广泛的探索。然而,与纳米催化剂相比,贵金属SAC在烃类氧化反应中通常被认为是不活泼的。在本文中,证明了WO₃-TiO₂负载的PtSAC (Pt₁/WO₃-TiO₂)在光热协同催化氧化C₃H₈和C₃H₆这两种典型的挥发性有机化合物(VOCs)中表现出比相应的纳米催化剂(Pt_NP/WO₃-TiO₂)高得多的活性。研究发现,Pt₁/WO₃-TiO₂和Pt_NP/WO₃-TiO₂都可以通过克服氧中毒来提高光热协同催化C₃H₈氧化...     

聚吡咯纳米球负载金纳米粒子的制备及其性能研究

在水溶液中以表面活性剂F127形成的胶束为模板制备聚吡咯纳米球，考察了温度、吡咯浓度、pH等因素对聚吡咯纳米球形貌的影响，提出F127体系中聚吡咯纳米球的形成机理。利用聚吡咯与氯金酸之间的氧化还原活性，在聚吡咯纳米球表面成功负载金纳米粒子，研究温度和吡咯浓度对聚吡咯/金复合材料形貌的影响，运用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、循环伏安等对其形貌、结构、性能进行研究。结果表明，所制得的负载金纳米粒子的聚吡咯复合材料具有明显的拉曼增强效应，可用于分析复合材料中聚合物的分子结构；此外该复合材料在酸性条件下具有较好的电化学稳定性，可应用于修饰电极。     

基于正电荷和光热协同效应的新型半导体聚合物纳米抗菌材料

由于抗生素的不当使用和细菌多药耐药的出现, 迫切需要开发新的抗菌剂. 本文制备了具有光热转换性能的正电荷半导体高分子材料及具有协同抗菌活性的半导体聚合物纳米粒子(SP-PPh₃ NPs). SP-PPh₃ NPs的光热转化效率为43.8%. 带正电荷的SP-PPh₃ NPs可以附着在细菌上, 有助于将热量有效传递给细菌. 在热和正电荷的协同作用下, SP-PPh₃ NPs对革兰氏阴性大肠杆菌(E. coli)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S. aureus)均具有抗菌活性, 其对二者的体外抑菌率分别为99.9%和98.6%. 此外, SP-PPh₃ NPs具有良好的生物相容性, 对小鼠的主要器官几乎无副作用. 对细菌感染的小鼠皮肤伤口用SP-PPh₃ NPs治疗12 d后, 伤口可以很好地愈合.     

聚吡咯/石墨复合对电极在染料敏化太阳能电池中的应用研究

通过化学氧化法制备了聚吡咯纳米粒子, 并将其与石墨共混旋涂于ITO导电玻璃上, 作为染料敏化太阳能电池的对电极. 通过SEM观察到聚吡咯纳米粒子粒径在80～100 nm之间, 循环伏安测试表明聚吡咯电极对I₂/I^－电解质氧化还原体系具有较好的催化能力. 光伏电池的电化学交流阻抗测试结果说明掺入石墨后可有效降低聚吡咯对电极的电荷转移阻抗. 以钌染料N719为光敏剂, 聚吡咯/石墨复合电极为对电极组装成的染料敏化太阳能电池, 在AM 1.5 (100 mW•cm^－2) 的模拟太阳光照射下, 得到6.01%的光电转换效率, 达到相同条件下铂对电极性能的92%.     

新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料

通过模板法制备了一种新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料(HNCMS@PtNPs)。首先,将铂纳米粒子负载于氨基化二氧化硅微球上,获得PtNPs/SiO₂复合材料。然后通过多巴胺自聚合反应在PtNPs/SiO₂复合材料上包裹聚多巴胺(PDA)膜,将其在氮气气氛中直接进行碳化处理并通过氢氟酸溶液刻蚀去除SiO₂,获得了内嵌有PtNPs的氮掺杂中空碳微球,标记为HNCMS@PtNPs复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、比表面积分析仪和X射线光电子能谱仪对HNCMS@PtNPs复合材料的形貌和结构进行了表征。采用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了HNCMS@PtNPs复合材料的电催化氧还原性能。结果表明：HNCMS@PtNPs催化剂的Pt载量高达11.9%(w,质量分数),对氧还原反应具有高电催化活性、高稳定性和优良的抗甲醇性能,是一种具有应用潜力的直接甲醇燃料电池(DMFCs)阴极电催化剂。     

纳米粒子/聚合物复合光热平台的构筑和应用

叙述了一系列增强纳米粒子光热性能的方法,包括通过自组装方法调控纳米粒子的空间排列,进而优化电子结构和光热转化性能;在纳米粒子及其组装结构外表面进一步包覆具有光热性质的聚合物等.这些手段能够有效地增强光热试剂在近红外光区的消光能力,达到增强光热性能的目的.另外,包覆聚合物壳层后,纳米粒子的胶体稳定性、光稳定性以及生物兼容性都能得到进一步提高,为后续的体外细胞实验和动物体内肿瘤模型实验提供了可能.     

新型聚多巴胺/聚丙烯酸-氢氧化铜双面神纳米粒子的制备及在体外光声影像和化疗-热疗协同癌症治疗中的应用

制备了双面神(Janus)结构的聚多巴胺/聚丙烯酸-氢氧化铜纳米粒子(PDA/PAA-Cu(OH)₂ JNPs)。PDA在近红外(NIR)区有较强的吸收,并且具有优异的生物相容性和可降解性;PAA纳米球与铜离子(Cu²⁺)配位后形成的PAA-Cu(OH)₂纳米粒子具有介孔结构,可用于装载抗癌药物;Cu(OH)₂在NIR区有较强的吸收,可用于光热治疗,实现不同功能有机融合,展现协同增效。选用亲水的阿霉素(DOX)作为药物模型,研究了此药物递送系统对肿瘤细胞(HepG-2)的抑制效果。合成的双面神纳米粒子具有高的药物(阿霉素)装载能力(药物负载容量=0.87 mg/mg)、良好的光热转换效率(45.9%)、 pH/近红外(NIR)双重响应药物释放性质和光声(PA)成像能力,可用于体外PA影像和化疗-热疗协同癌症治疗。体外毒性实验结果表明,DOX负载的PDA/PAA-Cu(OH)₂ JNPs加激光组呈现明显的癌细胞死亡,细胞存活率极低(7.9%)。     

等规聚丁烯-1/硬脂酸改性CaCO3纳米粒子复合材料制备与性能研究

通过双螺杆挤出共混制备了等规聚丁烯-1（iPB-1）/硬脂酸改性CaCO₃纳米粒子复合材料,以扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、动态流变及拉伸、冲击和弯曲等手段对其结构和性能进行表征,考察了不同含量CaCO₃纳米粒子在加入2种不同相对分子质量iPB-1时的影响规律.结果显示CaCO₃纳米粒子在较低相对分子质量iPB-1中分散较好,所得复合材料的动态流变复数模量、储能模量、损耗模量及复数黏度等动态流变性能以及拉伸强度等力学性能均随CaCO₃纳米粒子用量增多而明显增加;而CaCO₃纳米粒子在较高相对分子质量iPB-1中分散较差,所得复合材料的动态流变性能和力学性能变化较小甚至没有影响.iPB-1短链因端链作用相对长链在链构象调整时更容易而链活动性更强且缠结弱,对CaCO₃纳米粒子填充更敏感;iPB-1长链则主要受链缠结主导限制了其链构象调整能力进而链活动性较低,表现为更“强”的“强流体”特性,进而降低了CaCO₃纳米粒子...     

过氧化氢激活型近红外氟硼二吡咯光敏剂的设计、合成及光动力治疗研究

基于传统的氟硼二吡咯(BODIPY)荧光染料,设计合成了一种过氧化氢(H₂O₂)激活型近红外光敏剂中位-N-(4-硼酸苄基)吡啶鎓盐取代的碘化双苯乙烯基氟硼二吡咯(FP-IBDP). FP-IBDP在乙腈中的吸收和发射波长均达到近红外区,最大吸收和发射波长分别为681 nm和740 nm,对应的荧光量子效率和单线态氧效率分别为0.01和0.09.在被H₂O₂激活后, FP-IBDP转变为IBDP,其在乙腈中的最大吸收和发射波长分别为661 nm和701 nm.与FP-IBDP相比, IBDP的荧光量子效率和单线态氧效率大幅提升,分别达到0.11和0.48.细胞水平的荧光影像实验表明FP-IBDP对癌细胞内的H₂O₂具有灵敏的响应,并能通过明显的荧光增强变化实现癌细胞与正常细胞的有效区分.活性氧检测实验证明FP-IBDP能够被癌细胞内过表达的H₂O₂激活,并能在660nm光照射下在癌细胞内产生单线态氧.噻唑蓝(MT...     

Cu/WO3-TiO2光催化剂上丙烯和二氧化碳合成MAA反应性能

研究了Cu/WO₃-TiO₂对CO₂和C₃H₆的吸附特性和光催化性能.结果表明,在Cu/WO₃-TiO₂催化剂表面存在金属位Cu,Lewis酸位W⁶⁺和Ti⁴⁺以及Lewis碱位W-O-Ti的桥氧和WO的端氧三类活性中心;在金属位Cu和Lewis酸位Ti⁴⁺(或W⁶⁺)的协同作用下,CO₂形成活性较高的卧式吸附态Cu-(CO)-O→Ti⁴⁺(或W⁶⁺),C₃H₆的β-H和β-C分别吸附在Lewis碱位WO与金属位Cu上,形成Cu-(CH₂)C(CH₃)-H→OW吸附态;Cu/WO₃-TiO₂催化剂吸收阈值蓝移和光吸收量的提高均有利于其催化活性的提高,担载质量分数为10%的WO₃光催化剂的催化活性优于其它含量的催化剂,光量子效率最高(19.7%);在383K,0.1MPa,空速200h^-1和125W紫外灯辐照下,C₃H₆转化率为7.4%,甲基丙烯酸(MAA)的选择性超过95%.根据实验结果提出了光促表面催化合成反应的机理.     

介孔钛纳米复合团簇应用于光热-光动力疗法

在本文,采用水热法合成了一种新型的介孔二氧化钛/碳/亚甲蓝复合纳米团簇(TiO₂@C-MB),并应用于肿瘤细胞的光动力(PDT)和光热治疗(PTT)。系统中介孔二氧化钛作为有效的光敏剂,MB作为重要的光敏添加剂以改善二氧化钛纳米晶的光化学效应,并将其光响应区域拓宽至光动力学疗法的理想治疗窗(650~900 nm)。柠檬酸在水热条件下被还原成碳并裹覆在二氧化钛表面。碳层表现出良好的光热效果,也充当多功能的电子受体以加速生成单线态氧。该纳米团簇不仅可以保持肿瘤细胞内部高浓度的MB和二氧化钛以产生大量的单线态氧杀死肿瘤细胞,而且可以避免MB退化失活。     

纳米石墨薄片/聚吡咯复合材料的制备及导电性能

膨胀石墨经过超声处理制备了纳米石墨薄片。以其为导电填料，对甲苯磺酸为掺杂剂，FeCl₃·6H₂O为氧化剂，引发吡咯单体发生原位聚合，制备出纳米石墨薄片/聚吡咯(NanoGs/PPy)复合材料。利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征了材料的组成和结构。结果表明，石墨薄片被聚吡咯完全包覆；并且以纳米级尺寸分散在聚吡咯基体中。热失重(TG)分析和电导率测试结果表明，复合材料的耐热性能和导电性能较纯聚吡咯有所提高。     

介孔钛纳米复合团簇应用于光热-光动力疗法

采用水热法合成了一种新型的介孔二氧化钛/碳/亚甲蓝复合纳米团簇(TiO_2@C-MB),并应用于肿瘤细胞的光动力(PDT)和光热治疗(PTT)。系统中介孔二氧化钛作为有效的光敏剂,MB作为重要的光敏添加剂以改善二氧化钛纳米晶的光化学效应,并将其光响应区域拓宽至光动力学疗法的理想治疗窗(650~900 nm)。柠檬酸在水热条件下被还原成碳并裹覆在二氧化钛表面。碳层表现出良好的光热效果,也充当多功能的电子受体以加速生成单线态氧。该纳米团簇不仅可以保持肿瘤细胞内部高浓度的MB和二氧化钛以产生大量的单线态氧杀死肿瘤细胞,而且可以避免MB退化失活。     

基于酸位点增强的CeO2掺杂WO3复合催化剂用于柴油机尾气脱硝

采用先电沉积后水热的方法将WO₃负载于钛网上,后续采用电沉积负载CeO₂制备CeO_2-WO₃/Ti催化剂用于柴油车尾气选择性催化还原(NH₃-SCR)脱硝。通过固定床反应装置检测催化剂脱硝性能,考察了电沉积CeO2时间对催化剂脱硝性能的影响,结合SEM、XRD、XPS、H_2-TPR、NH₃-TPD和原位红外光谱等表征手段分析反应机制。结果表明,在WO₃表面进行20 min电沉积CeO₂的双组分催化剂NO_x转化率提升最明显,在200℃时已达到91.89%,250-350℃均为100%。双组分催化剂表面负载了WO₃纳米棒以及高度分散的CeO2,CeO₂的负载引入Ce³⁺并提高了催化剂化学吸附氧所占比例,但样品对应氧化还原能力没有明显提升。中温段(250-350℃)脱硝性能提高的主要原因是复合后CeO_...     

磁性Fe_3O_4-聚吡咯纳米微球的合成与表征

报道了具有核壳结构的Fe3O4 聚吡咯磁性纳米微球的合成方法和表征结果 .微球同时具有导电性和磁性能 .在优化的实验条件下 ,可得到饱和磁化强度为 2 3 4emu g ,矫顽力为 45 2Oe的磁性微球 .微球的导电性随着微球中Fe3O4含量的增加而下降 .微球的磁性能则随着Fe3O4含量的增加而增大 .Fe3O4磁流体的粒径和磁性聚吡咯微球的粒径均在纳米量级 .纳米Fe3O4粒子能够提高复合物的热性能 .实验表明 ,磁流体和聚吡咯之间存在着一定的相互作用 ,正是这种相互作用使磁性聚吡咯纳米微球的热稳定性提高 .     

纳米TiO2的光致发光性能与SERS效应的关系

以采用溶胶-水热法制备的纯TiO₂及Zn掺杂的TiO₂纳米粒子作为SERS活性基底, 研究了其光致发光机制及其与表面增强拉曼散射(SERS)性能的关系. 结果表明, TiO₂纳米粒子的表面缺陷和氧空位等表面性质在其光致发光和增强拉曼散射性能中发挥着重要的作用. 在表面缺陷和氧空位含量较低时, TiO₂纳米粒子的光致发光光谱(PL)信号越强, 其SERS性能就越高; 当TiO₂纳米粒子的表面缺陷和氧空位含量达到一定程度时, TiO₂纳米粒子的PL信号越弱, 其SERS性能越高.