基于非共价键作用力的纳米粒子层层组装薄膜

非共价键作用力常被用来构筑各种超分子结构,最有效的非共价键驱动力是静电相互作用力,被广泛应用于聚离子间的层层组装.本文简要介绍了基于非共价键驱动力的纳米粒子层层组装薄膜的制备及其组成、表面形貌、厚度和结构等的表征方法;分析了多层组装薄膜形成的普遍原理,认为静电相互作用力可能是主要成膜驱动力;归纳了现今比较常见的几种纳米粒子层层组装的类型,并总结了纳米粒子层层组装潜在的应用前景.     

表面活性剂胶束实现疏水分子在聚合物微凝胶层层组装膜中的高效负载

基于层层组装技术制备了聚烯丙基胺-葡聚糖微凝胶(记作PAH-D)/透明质酸钠(HA)膜, 将包覆有芘分子的十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂胶束基于静电作用力负载到PAH-D/HA微凝胶膜中, 实现了疏水分子芘在微凝胶膜中的高效负载. 紫外-可见吸收光谱和荧光光谱证实了SDS胶束包覆的芘分子被稳定地负载在PAH-D微凝胶膜中. 透过光谱表明负载有芘分子的(PAH-D/HA)*10微凝胶膜在可见光区仍保持良好光学透过性. 芘在膜中的负载量可以通过改变PAH-D/HA微凝胶膜的沉积周期数和SDS胶束中包覆芘分子的浓度而实现调控. 具有光致变色性质的螺吡喃分子同样可以借助SDS胶束负载到PAH-D/HA微凝胶膜中, 制备具有光致变色性质的层层组装膜. 本工作为疏水有机分子在层层组装聚合物膜中的高效负载提供了一种简便、易行的方法.     

多酸层层自组装复合材料应用的研究进展

多金属氧酸盐(简称多酸)具有独特的分子结构、性质的多样性和可调性,其在磁学、光电化学、材料化学、催化和生物医学等领域均有着潜在的应用。 近年来,层层自组装技术被广泛用于多酸超薄膜组装,进一步拓展了多酸的应用范围。 本文主要介绍基于静电相互作用的层层自组装方法制备的多酸基功能性超薄膜复合材料(平面薄膜、中空微胶囊和微球)在光催化、电催化、光致变色、电致变色、磁学、气体传感和光电催化等领域的研究进展并对其进行了展望。     

层层自组装膜的研究:从基础到生物医学领域中的应用

层层自组装是利用分子间的静电、氢键、共价键等相互作用将高分子组装成膜的技术,具有操作简单、无需特殊设备、膜组分及厚度可控等优点,在器件制备、表面改性及生物医学等诸多领域有广泛应用。我们在层层自组装膜的基础研究及应用领域均进行了一些探索,首次将氢键和共价键层层组装技术从二维体系扩展到三维体系,成功地制备了氢键和共价键键合的层层组装的空心微胶囊;提出了制备单一组分层层自组装膜的通用办法;对以聚乙烯基吡喏烷酮/聚丙烯酸膜为代表的氢键自组装膜进行了详细研究。首次以可逆共价键-苯硼酸酯键为驱动力进行层层组装,并在这些研究的基础上提出了动态层层自组装膜的概念。利用动态膜逐步解离的特性提出了新的药物释放方法,同时,利用层层自组装水凝胶膜的刺激响应性还提出了新的可快速响应的光学传感方法。     

溶菌酶在羊毛表面的静电自组装固定化及其抗菌性能

通过层层静电自组装法将溶菌酶和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)交替沉积在羊毛纤维表面, 赋予其抗菌性. 应用扫描电镜(SEM)考察组装后纤维表面形态, Zeta电位、染色、溶菌酶活性测试研究纤维表面组装机制并考察改性羊毛抗菌效果. SEM结果表明组装后纤维表面粗糙, 部分凹槽被填埋, 证明溶菌酶/PSS自发组装到纤维表面. 表面电位、染料上染量、溶菌酶活力随纤维表面沉积物质不同, 均呈现明显的“层层交替振荡”现象, 证实了组装后纤维表面电荷的交替变化|织物紫外线透过率随组装层数增加呈近似线性降低, 表明溶菌酶在羊毛表面实现了多层组装, 揭示了羊毛纤维表面抗菌功能涂层的层层静电自组装构筑机制. 同时, 组装层数增多, 溶菌酶活性逐渐增大. 载酶羊毛抗菌率达到91.7%, 具有良好的抗菌性能.     

导尿管表面具有抗菌功能的层层组装微凝胶膜

以化学交联的聚烯丙基胺盐酸盐拟葡聚糖微凝胶和透明质酸为构筑基元,在导尿管表面层层组装构筑了厚度小于500 nm可控释放抗菌药物的聚合物微凝胶膜。 广谱抗菌药物头孢曲松钠通过扩散吸附的方法在2 min内快速负载到聚合物微凝胶膜中,并且在生理盐水中可控释放时间达3 h。 抗菌实验表明,组装有层层组装微凝胶膜并负载广谱抗菌药物的导尿管具有令人满意的抗菌效果,避免感染的发生。     

功能性CdSe纳米晶的合成及自组装膜光致发光

以巯基丙酸(RSH)为稳定剂,采用湿化学法合成了功能性CdSe纳米晶,用XRD、TEM表征其粒度和形貌,用UV-Vis监测成核及成膜过程。结果表明：制得的CdSe近似呈球形,平均粒径为48 nm。利用静电自组装法层层组装成CdSe-PDDA复合膜,荧光测试表明：所得CdSe纳米晶自组装复合膜(CdSe-PDDA)的荧光强度随着组装层数的增加而呈线性增强,该复合膜在582 nm附近有黄绿色荧光发射。     

侧链偶氮聚电解质在胶体微球表面的静电层层自组装和微胶囊制作

将侧链偶氮聚电解质应用于聚苯乙烯胶体微球表面的静电层层自组装,得到了偶氮聚电解质和聚二烯丙基二甲基氯化铵多层膜覆盖的核壳微球.实验表明,组装后偶氮苯基团发生了一定程度的解聚集,得到的胶体微球可表现出明显的光色效应.研究进一步采用含肉桂酸酯的光敏聚电解质作为交联的保护壳层,并通过光交联反应使表面层发生交联固化反应.将上述具有核壳结构的胶体球溶解去除聚苯乙烯内核后,得到了含光响应聚电解质的空心微胶囊.     

含乳糖聚电解质靶向微胶囊的层层自组装构筑

设计合成了己二酸乳糖乙烯酯/对苯乙烯磺酸钠共聚物（PLESS）,通过层层自组装技术构筑聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）与含乳糖聚电解质PLESS的靶向微胶囊。以紫外-可见吸收光谱监测了PAH与PLESS在平面的石英片进行层层自组装过程,研究了不同实验条件（聚电解质浓度、溶液盐度、盐种类）对PAH/PLESS多层膜自组装的影响;PAH与PLESS在球形碳酸钙微球模板上层层自组装,去除模板后得到层状结构的微胶囊,用透射电镜（TEM）等方法观察其形态形貌;通过花生凝集素识别考察其潜在靶向性;通过细胞MTT活性试验评价其生物相容性。     

自组装磁性聚苯乙烯微球固定化木瓜蛋白酶

磁性高分子微球;组装;固定化酶;静电吸附;木瓜蛋白酶     

基于聚硫堇和层层组装碳纳米管/HRP的过氧化氢传感器研究

将电聚合和层层组装方法有效结合构筑了聚硫堇（PTH）电子介体修饰的碳纳米管（CNTs）/辣根过氧化物酶（HRP）多层膜无试剂H2O2传感器.利用电化学阻抗谱对CNTs/HRP多层膜的组装过程进行监测,用循环伏安法和计时电流法研究了该HRP电极的电化学行为.探讨了酶组装层数、工作电位、pH值和碳纳米管对电极响应的影响.该...     

Persistence length control of the polyelectrolyte layer-by-layer self-assembly on carbon nanotubes

We have studied layer-by-layer polyelectrolyte self-assembly on pristine individual single-wall carbon nanotubes as a function of solution ionic strength. We report the existence of an ionic strength threshold for the deposition, below which the majority of nanotubes remain uncoated. Once the ionic strength reaches the threshold value, the majority of the individual nanotubes become coated with polyelectrolytes. Our results indicate that the self-assembly process likely involves wrapping of polymer chains around nanotubes and that the polymer chain's ability to bend in order to accommodate the nanotube curvature is one of the critical parameters controlling layer-by-layer electrostatic self-assembly on these one-dimensional templates.     

生物大分子层层组装:从生物分子的固定,界面控释到细胞外基质模拟

随着超分子科学、界面科学方法技术与生物医用材料科学的交叉与渗透,生物大分子层层组装已成为生物医用材料界面设计和制备的重要方法.本论文从采用生物大分子层层组装进行生物活性分子固定、界面控释涂层构建到细胞外基质结构功能模拟3个相互关联的研究视角,结合该领域国内外和本课题组的研究成果,对该领域的研究进展进行了综述,并对生物大分子层层组装作为一种生物医用材料界面设计制备新方法的未来进行了展望.     

Self-assembly of functionalized inorganic–organic hybrids

Recent advances on the synthesis and self-assembly of hybrid inorganic–organic materials have been reviewed in terms of the synthetic strategies and emerging techniques, including in-situ self-assembly, template-induced self-assembly, evaporation-induced self-assembly, and layer-by-layer assembly for assembling functional hybrids. The perspectives and outlook on this research topic are given.     

Directed Self-assembly of Vertical PS-b-PMMA Nanodomains Grown on Multilayered Polyelectrolyte Films

Layer-by-layer polyelectrolyte self-assembly, a common method for preparing high-quality ultra-thin films, was employed to direct the self-assembly behavior of polystyrene-block-poly(methyl methacrylate)(PS-b-PMMA) block copolymer for the first time. Differing from the previous neutral polymer brushes anchored to silicon substrates via chemical modification, polyelectrolyte multilayers(PEMs) were anchored by electrostatic interaction and provided a stable, smooth, and neutral interface. In the present study, PS-b-PMMA was deposited on poly(acrylamide hydrochloride)/poly(acrylic acid)(PAH/PAA) PEMs prepared by layer-by-layer self-assembly to successfully yield vertical nanodomains after thermal annealing. Seven layered PEMs revealed an excellent, smooth surface, with a low roughness of 0.6 nm. The periodic structure with interlamellar spacing of 47 nm was determined by grazing-incidence small-angle X-ray scattering(GISAXS). The morphology of the PS-b-PMMA nanodomains depended on the polyanion-to-polycation concentration ratio, which is related to the interaction between the block copolymer and the substrate. Our results demonstrate that layer-by-layer self-assembly is a helpful method for the phase separation of block polymers and the fabrication of vertical, ordered nanodomains.     

采用层层自组装与光化学修饰法在聚氨酯表面固定生物多糖衍生物

采用层层自组装技术与光化学修饰方法相结合在聚氨酯材料表面固定生物多糖衍生物,首先合成具有光反应活性的叠氮壳聚糖,再在聚氨酯基材表面进行叠氮壳聚糖与香菇多糖硫酸酯的层层自组装,然后通过光化学反应对自组装多层膜修饰层进行交联,制备得到生物多糖衍生物层层自组装与光化学表面修饰的聚氨酯材料.通过红外光谱、X射线光电子能谱、水接触角测量仪、抗菌活性测试、溶血试验和血小板黏附测试等方法对被修饰聚氨酯材料的表面性能和生物性能进行了分析,测试结果表明修饰后的聚氨酯材料表面的亲水性和血液相容性得到改善,并且被修饰材料对大肠杆菌具有良好的抑制效果.     

层状二氧化锰和2,2'-联吡啶铁自组装膜的制备和光电性能研究

采用静电吸附层-层自组装方法制备了层状二氧化锰/2,2'-联吡啶铁自组装膜材料,借助扫描电镜(SEM),紫外可见光谱(UV-Vis)和电化学工作站等测试手段对自组装膜的结构与性能进行了表征.结果表明,该自组装膜具有均匀的表面和紧密的层状结构,在可见光照射条件下该自组装膜电极的氧化还原电流明显增加了.层状二氧化锰/2,2'-联吡啶铁自组装膜电极,在可见光照射条件下光电降解有机染料罗丹明B(1×10-5mol/L)反应80min降解率达到了57%.     

A new Co(II)-metalloviologen-based electrochromic material integrated in thin multilayer films

A metallosupramolecular coordination polyelectrolyte prepared by the reaction of cobalt(II) with a novel bisterpyridine ligand has been assembled as the active component in electrochromic films by sequential deposition using electrostatic layer-by-layer self-assembly.     

层层自组装原位聚合聚苯胺复合膜成膜机理研究

从苯胺单体出发, 通过原位聚合、现场掺杂以及基于静电力的层层自组装制备了聚苯胺复合膜. 通过苯胺活性溶液的温度及颜色变化跟踪聚合反应进程, 同时考察不同聚合反应阶段所得聚苯胺复合膜的紫外-可见吸收, 并进一步探讨聚苯胺复合膜的成膜机理. 研究表明, 成膜机制是由聚合反应初始阶段的苯胺阳离子或苯胺阳离子自由基通过静电作用快速吸附到负电性的基片表面, 形成均匀的聚合中心, 链增长生成聚苯胺; 该聚苯胺在酸性条件下经现场掺杂显电正性, 可吸附电负性的聚苯乙烯磺酸钠(PSS), 以此循环层层组装得到多层聚苯胺复合膜.