可释放一氧化氮纳米材料的研究进展

一氧化氮(NO)是一种内源性双原子分子,在许多生理学和病理学过程中起了关键的调节作用,包括血管平滑肌松弛、免疫反应、神经传递、呼吸作用、细胞凋亡等。NO的生理调节作用在很大程度上依赖于NO释放的位置、时间以及剂量。开发出能够储存NO并且在指定的地点和时间释放需求量的NO的纳米运输平台是非常重要的研究课题。此篇综述,主要介绍近期我们课题组和其他研究人员在NO控制释放以及生物学应用的研究进展。本文首先概述了几类具有应用前景的外源性NO供体,如偶氮二醇烯、亚硝基硫醇、硝基苯和金属亚硝酰化合物。然后,重点讨论了结合NO供体和纳米平台在控制释放NO和生物医学的潜在应用。     

静电纺丝法和气流-静电纺丝法制备聚砜纳米纤维

应用电纺法制备了聚砜纳米纤维.设计了一种新型的气流静电纺丝装置,其特点是在喷丝头上添加了喷气组件.电纺过程中所用聚砜的特性粘数为0.97dLg,溶剂为二甲基乙酰胺,载气为氮气.研究了聚砜纳米纤维的平均直径与过程参数之间的关系.研究表明影响聚砜纳米纤维的平均直径的主要因素为电压、纺丝液的流速、喷丝头与收集器之间的距离、操作温度以及纺丝液的性质(如粘度、表面张力和电导率).纳米纤维的平均直径和直径分布用扫描电镜表征.应用这种气流静电纺丝法制备的纳米纤维的直径范围是50～500nm.所得纳米纤维的直径依赖于电压、喷丝头与收集器之间的距离以及喷丝液的浓度.结果表明,采用气流静电纺丝不仅能制备较细而且均匀的纳米纤维,而且产量更高.     

可释放一氧化氮聚合物材料的制备及其在生物医疗器械中的应用

一氧化氮（NO）是一种很好的血小板黏附或活化的抑制剂,同时也是很有效的抗平滑肌细胞增生剂。可释放NO的聚合物材料显示出较好的抗血栓形成及抑制细胞增生的性能。本文综述了可释放NO聚合物材料的制备方法及其近年来在生物医疗器械中的应用。用来制备可释放NO聚合物材料的NO供体主要有两大类,一类是亲核NO供体N-diazeniumdiolates,另一类是S-亚硝基硫醇（RENOs）。制备可释放NO聚合物材料的方法主要有3种：（1）通过物理掺杂的方式将小分子的NO供体分散到聚合物材料中;（2）对聚合物材料的填料微粒进行化学改性,得到可释放NO的填料粒子,再将其填充到聚合物材料中;（3）通过共价键将可释放NO的基团连接到聚合物主链及侧链上。所得到的可释放NO聚合物材料在血管内传感器、体外血液循环电路和体内移植血管等生物医疗器械中有广泛的应用。     

同轴静电纺丝法制备具有核-壳纤维结构的多功能敷料

利用同轴静电纺丝制备了具有核壳结构纳米纤维的未交联敷料,其中纤维内核为载有抗菌药物莫匹罗星的聚己内酯(PCL),外壳则由载有麻醉剂利多卡因的胶原构成;通过京尼平将胶原外壳交联后得到交联敷料.用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了未交联敷料的表面形貌和纤维的核壳结构.体外药物释放实验结果表明,在2种敷料中,2种药物在1 h内均出现了突释现象,而在随后的60 h中,2种药物均能从敷料中缓慢释放出来,说明2种敷料均具有较好的持续止痛与抗菌性能.二辛可宁酸(Bicinchonininc acid,BCA)蛋白测试结果表明,未交联敷料外壳上的胶原蛋白能够持续地释放出来.体外细胞培养结果表明,与交联敷料相比,未交联敷料能够更好地促进成纤维细胞L929的黏附和生长,具有更好的促进伤口愈合作用.体外抗菌实验结果显示,负载了莫匹罗星的2种敷料的抗菌性能均明显高于对照组,具有良好的抗菌性能.     

金纳米棒负载的静电纺丝纤维的制备及其表面增强拉曼光谱性能

为简单有效地制备高活性表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)基底。本文采用静电纺丝聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸(PAA)纳米纤维为支撑材料,通过直接浸泡的方法,利用金纳米棒与电纺纤维之间的静电力,使纳米棒在纤维表面自组装,得到了性能优异的SERS基底。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜对金纳米棒以及不同状态下的电纺纤维的形貌进行表征,结果表明,金纳米棒均匀且密集地负载在纤维表面。通过设置不同的浸泡时间确定了金纳米棒组装平衡的时间为12 h,并通过调控纺丝时间和金纳米棒的浓度发现随着纺丝时间和金纳米棒浓度的增加,复合纤维膜SERS增强效果随之提升。该复合纤维膜具有优异的SERS均匀性,并且能够检测到浓度低至10~(-10)mol/L的4-氨基苯硫酚的存在。     

静电纺丝-碱热法制备高活性由纳米片组装的TiO2纳米纤维（英文）

半导体光催化有望解决日益严峻的环境污染与能源危机,因而得到广泛重视.纳米TiO2因为其强的氧化能力和良好的(光)化学稳定性与生物相容性,成为了最受欢迎的半导体光催化材料.到目前为止,材料科学家们制备了多种形貌的TiO2光催化材料,如纳米棒(线)、纳米片和空心微球等.作为染料太阳能电池的光阳极材料,小颗粒尺寸的纳米TiO2具有大的比表面积,有利于敏化剂的吸附,从而增强太阳能电池的光电转换性能.但是尺寸太小的TiO2颗粒不利于光散射,导致入射的太阳光直接穿透光阳极薄膜而不利于吸收和利用太阳光.为了解决敏化剂吸附和增强光散射这对矛盾,本文设计制备了由纳米片组装的TiO2纳米纤维:(1)首先通过静电纺丝法制备TiO2纳米纤维前躯体;(2)将TiO2纳米纤维前驱体在500°C焙烧,去除有机物,得到晶化度良好的由纳米颗粒组装的TiO2纳米纤维;(3)将TiO2纳米纤维进行NaOH碱热处理,使TiO2纳米颗粒转化成钛酸盐纳米片,然后经历酸洗和焙烧,得到由纳米片组装的TiO2纳米纤维.染料敏化太阳能电池的性能测试结果显示,碱热2.5 h所得TiO2样品的光阳极薄膜的光电转化效率提升了2.3倍;同时,利用丙酮光催化分解的活性来评价纳米纤维的光催化活性,发现碱热2.5 h所得纳米纤维上光催化降解丙酮的活性提升了3.1倍.结构表征结果显示,随着碱热时间的延长,从纤维表面生长出来的纳米片逐渐变长,催化剂的比表面积和孔容不断增加.大的比表面积有利于底物的吸附,纳米片结构有利于增强光散射,通过延长光程增强对光的利用效率,从而提升纳米纤维的光活性.光电流测试的结果显示,与碱热前的TiO2纳米纤维相比,碱热后的TiO2纳米纤维光电流显著增强,这是由于纳米片结构减小了扩散距离,有利于光生载流子快速转移到催化剂表面,引发丙酮的光催化氧化.     

铟掺杂氧化锌-氧化硅纳米电缆芯-壳异质结构的制备及表征

利用碳热还原反应气相沉积法制备了铟掺杂氧化锌-氧化硅纳米电缆芯-壳异质结构. X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及X射线能谱(EDS)研究表明, 纳米电缆内芯为结晶完好的单晶纤锌矿结构, 外壳包覆一层氧化硅非晶层. 纳米电缆直径为30-60 nm, 长径比大于100. 掺杂纳米异质结构的生长机理与传统的金属晶种辅助气-液-固(VLS)机理有所不同. 这种掺杂纳米异质结构有望作为理想的结构单元应用于纳米器件领域.     

温敏性超支化多臂共聚物的自组装和可控的药物释放（摘要）

采用core-first的策略以超支化聚3-乙基-3-羟甲基环氧丁烷（HBPO）作为前体,通过原子转移自由基聚合的方法合成了以HBPO为核,以聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）为臂的新型温敏性星形多臂共聚物HBPO-star-PNIPAM.^1HNMR、FTIR以及SEC表征证明了PNIPAM成功的接到了HBPO核上.超支化HBPO-star-PNIPAM的自组装行为通过芘探针荧光光谱、^1HNMR、TEM和DLS等方法表征,结果表明该聚合物在纯水中以＂MMA＂机理直接组装形成大的多分子胶束.     

含功能化PEO嵌段的可生物降解两亲性嵌段共聚物的可控聚合及生物医用前景（摘要）

本文采用可控聚合方法合成了一系列组成可控的由含端氨基的聚环氧乙烷（PEO）亲水链段和可生物降解的聚（ε-己内酯）（PCL）疏水链段组成的两亲性嵌段共聚物PCL-b-PEO-NH2.通过共聚物端氨基的反应活性,进一步合成了含有功能性基团的PCL-b-PEO-COOH和PCL-b-PEO-RGD两嵌段共聚物及含有温敏性组分的PCL-b-PEO-b-PNIPAAm三嵌段共聚物（PNIPAAm为聚异丙基丙烯酰胺）.     

电活性和生物活性多巴-胰岛素样生长因子-1@聚(乙交酯-丙交酯)/聚(3-己基噻吩)静电纺丝纤维的制备及神经组织工程应用

理想型神经修复材料应具备与正常神经相似的导电性、仿生细胞外基质结构以及释放特定的生长因子等性能。 本研究将不同质量分数(0、3%、5%、10%)的聚(3-己基噻吩)(P3HT)加入到聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA)中,采用静电纺丝工艺,制备了具有电活性和仿生结构的复合纤维。 利用酪氨酸羟化酶,将不同质量浓度(10、50、100 ng/mL)的含多巴接头的胰岛素样生长因子-1(DOPA-IGF-1)绑定在纤维表面,实现生长因子长效稳定的作用。 通过扫描电子显微镜、接触角表征了纤维直径、分布以及表面亲疏水性。 利用细胞培养、荧光染色实验评估了纤维在体外的生物相容性和生物活性。 结果表明,该电活性纤维能有效促进大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC12)增殖,其中,PLGA/P3HT-5%纤维表现出更好的细胞响应性。 结合DOPA-IGF-1质量浓度为10 ng/mL的纤维更利于PC12细胞的黏附、生长。 兼具电活性和生物活性的纳米纤维DOPA-IGF-1@PLGA/P3HT在神经组织修复领域具有潜在的应用价值。     

二氧化钛接枝聚（苯乙烯-二乙烯苯）/马来酸酐多孔纳米复合微球的制备及表征（摘要）

中孔聚合物微球,由于具有大的比表面积、小的孔径和孔容,并有与外界环境介质相通的多孔孔道等特点而被应用于化妆品活性物和药物的缓释载体,以提高药物及化妆品活性物的安全性和使用效率.在早期的工作中,我们报道了聚苯乙烯-二乙烯苯[P（St-DVB）]多孔聚合物微球的制备及其在化妆品活性物缓释中的应用[4].[P（St-DVB）]多孔聚合物微球用于化妆品活性物的负载取得了较好的缓释效果,但是此种多孔聚合物微球在负载如Pasorl-1789类易光解的活性组分时,由于聚合物本身的透明性,当在紫外线等强光照射下,     

静电纺丝法制备的CdS/ZnS/ZnO三元异质结纳米纤维无助催化剂下的光催化产氢性能（英文）

近年来,由三种半导体组成的三元异质结由于其在促进光生电子和空穴的分离和转移方面的优势而备受关注.在本研究中,我们首先通过静电纺丝技术制备了Zn O纳米纤维,然后对其进行原位硫化,Zn O纳米纤维的表层被硫化成Zn S,得到Zn S/Zn O二元异质结纳米纤维,最后采用连续离子层吸附反应法在Zn S/Zn O纳米纤维上沉积Cd S量子点,得到Cd S/Zn S/Zn O(CZZ)三元异质结纳米纤维.我们对硫化过程中使用的硫化剂(硫脲)的浓度和离子层吸附沉积Cd S的次数进行调节,以优化CZZ三元异质结纳米纤维的产氢性能,经优化后的CZZ三元异质结纳米纤维在没有助催化剂的情况下产氢速率达到51.45 mmol h^–1 g^–1(420 nm处的表观量子效率达到26.88%),是相同情况下氧化锌纳米纤维的93.54倍,Zn S/Zn O二元异质结纳米纤维的2.28倍.加入贵金属Pt作助催化剂后,其产氢速率进一步提高至118.62 mmol h^–1 g^–1.为了突出一维纳米纤维对光催化产氢性能的贡献,我们采用...     

具有潜在开放金属位点的Zn（II）-有机框架多孔化合物的合成、结构和吸附性质（摘要）

金属-有机框架多孔化合物（MOF）由于其微孔结构的可设计性、可调节性和优越的吸附性能,近年来被广泛用于气体分离、储存、催化、药物传输等方面的研究.以往的研究主要集中在通过改变金属中心离子和功能化的配体,进而合成大量的MOF化合物并研究它们在H2,N2,CH4,CO2等气体吸附和分离方面的行为.然而通过合成一些具有开放金属位点的MOF,从而达到改变其吸附性能,或者通过MOF的后修饰改善其催化性能等方面的工作,则相对较少.本论文利用一个＂T型＂的配体,5-异烟酸酰胺间苯二甲酸（5-（isonicotinamido）isophthalicacid（H2INAIP））,与Zn（NO3）2.6H2O在溶剂热的条件下反应得到了一个二重穿插的三维配位多孔聚合物{[Zn（INAIP）（DMF）].0.5DMF.4H2O}n（1）.晶体结构分析表明,这个Zn-MOF的中心离子配位数为5,而且具有一维的通道,配位的溶剂分子DMF伸向通道内侧.热重和变温粉末实验表明,除去溶剂分子后,活化的多孔化合物可以提供一些开放的金属位点,同时化合物骨架保持了较高的稳定性.气体吸附试验表明化合物1可以吸附N2,表现出Ⅰ型吸附脱附行为.     

核-隔层-壳结构Fe3O4@MoO3@mSiO2纳米载体的合成及其药物可控释放

利用加热均匀、迅速、热平稳性好和安全性高的微波热响应来实现药物的微波可控释放。引入具有微波热响应性质、热稳定性和化学稳定性好的MoO₃作为微波吸收物质,制备了核-隔层-壳结构Fe₃O₄@MoO₃@mSiO₂纳米药物载体。研究该纳米载体对药物布洛芬（IBU）的负载和微波响应可控释放过程。该纳米载体具有高的比表面积（222 cm²·g^-1）和较大的孔隙体积（0.14 cm³· g^-1）可用来负载药物。同时还具有较好的磁响应性,可实现药物的靶向给药,具有相对好的微波热响应性,可通过MoO₃中间层吸收微波辐射实现药物的可控释放。结果表明,在持续微波辐射360 min时IBU的释放率达到86%,远远高于仅搅拌时的释放率。     

核-隔层-壳结构Fe3O4@MoO3@mSiO2纳米载体的合成及其药物可控释放

利用加热均匀、迅速、热平稳性好和安全性高的微波热响应来实现药物的微波可控释放。引入具有微波热响应性质、热稳定性和化学稳定性好的Mo O3作为微波吸收物质,制备了核-隔层-壳结构Fe_3O_4@MoO_3@mSiO_2纳米药物载体。研究该纳米载体对药物布洛芬(IBU)的负载和微波响应可控释放过程。该纳米载体具有高的比表面积(222 cm2·g-1)和较大的孔隙体积(0.14 cm3·g-1)可用来负载药物。同时还具有较好的磁响应性,可实现药物的靶向给药,具有相对好的微波热响应性,可通过MoO_3中间层吸收微波辐射实现药物的可控释放。结果表明,在持续微波辐射360 min时IBU的释放率达到86%,远远高于仅搅拌时的释放率。     

一个具有3D孔道结构的微孔镧系金属-有机框架的合成、结构以及气体吸附和磁性研究（摘要）

通过溶剂热方法合成了一个具有3D孔道结构的微孔镧系金属-有机框架{[Gd（FDA）1.5（glycol）]·1.5H2O]}n（1）（H2FDA=2,5-呋喃二酸,glycol=乙二醇）.对该化合物进行了单晶衍射、红外光谱、元素分析、热重及粉末X射线衍射等表征.化合物1中Gd（III）离子通过羧酸连成1D链,然后再由FDA2-连成具有3D孔道的微孔结构.吸附测试表明该化合物对N2,H2及CO2具有较好的吸附性能,磁性研究表明Gd（III）之间存在着由μ1,3羧基传递弱的铁磁相互作用.     

含2, 6-二（甲基苯并咪唑）吡啶钴、镨配合物的合成、结构、电化学性质和理论计算研究

以2,6-二（甲基苯并咪唑）吡啶和2,2’-联吡啶为配体,合成了一个钴的配合物[Co（mbzimpy）（bipy）Cl]ClO₄·1.3H₂O （1）和一个镨的配合物[Pr（mbzimpy）₂（NO₃）₂]ClO₄·2CH₃COCH₃ （2）,（mbzimpy=2,6-bis（methylbenzimidazol-2-yl）pyridine,bipy=2,2’-dipyridine）并利用单晶衍射对其结构进行了表征。还对配合物1和2的荧光和电化学性质进行了研究。晶体结构中C-H…O氢键和π-π芳环堆积作用将每个单核分子连接成一个三维的空间结构。配合物1的TD-DFT理论计算的结果表明：实验得到的紫外谱图和理论计算的紫外谱图较好地吻合。通过循环伏安图可以了解金属中心的氧化和还原电子对。在不同偶极矩的溶剂中研究其荧光性能。     

Ag@SiO2@Y2O3:RE3+（RE=Eu,Tb）核壳结构发光材料的制备与性能

采用均相沉淀法制备了Ag@SiO2@(Y,RE)(OH)CO3.H2O(RE=Eu,Tb)核壳结构微球,经过700℃焙烧后成功制备出Ag@SiO2@Y2O3:RE3+(RE=Eu,Tb)核壳结构发光材料。XRD谱图表明Ag核具有结晶良好的面心立方结构;SiO2层为无定型;Y2O3层为立方晶系。FTIR谱图表明核壳之间以化学键相结合。TEM照片表明合成了核壳结构的表面光滑的复合微球,分散良好,大小均匀,Ag核的粒径分布为50±20 nm;SiO2层的厚度为20～30 nm;Y2O3:RE3+(RE=Eu,Tb)层厚度约为125 nm。电子衍射图像表明Ag@SiO2@Y2O3:RE3+(RE=Eu,Tb)为多晶结构。UV-Vis光谱表明表面包覆使Ag离子的等离子体共振吸收峰发生了红移。荧光光谱表明Ag@SiO2@Y2O3:Eu3+具有Eu3+的特征红光发射,Ag@SiO2@Y2O3:Tb3+具有Tb3+的特征绿光发射,但是发光强度均比纯的Y2O3:RE3+有所减弱,说明贵金属的引入对稀土Y2O3:RE3+(RE=Eu,Tb)的发光起到了荧光猝灭的作用。