石墨烯/有机共轭体系的光热效应与应用

本文对近几年来石墨烯/有机共轭体系在光热效应领域取得的重要研究进展进行了总结评述。虽然有机光热试剂具有优异的光热转换效率和良好的生物相容性,但是,有机光热试剂的光稳定性差,限制了其实际应用。现有研究结果表明,石墨烯可显著地增强有机共轭体系的光稳定性,大幅提高其光热转换效率。此外,石墨烯/有机共轭体系还可集多种功能于一体,例如:光声成像指导下的光热治疗、pH响应的荧光成像和光热治疗、光热和光动力联合治疗等,这对有机共轭体系在光热治疗领域的应用具有重要意义。本文总结的研究结果及所作的分析,希望对新型有机共轭体系的光热效应及后续研究起到一定的参考和促进作用。     

寡肽组装体及其肿瘤光热免疫治疗应用

光热治疗与免疫治疗功能上的互补以及协同效应使得光热免疫治疗在抑制实体瘤及转移瘤方面具有非常优异的表现,然而当前使用的光热免疫制剂的局限性限制了其临床应用转化,对于这种复合疗法的开发和优化已经成为肿瘤治疗领域的研究热点.其中,基于寡肽分子设计的功能组装体获得了越来越多的关注,这类组装体不仅可以通过氨基酸编码设计组装结构,而且可以通过生物活性肽的引入实现优异的抗肿瘤治疗性能.本专论中将根据寡肽分子参与抗肿瘤体系构建的不同作用,结合本团队的研究进展,对近期寡肽组装体在肿瘤光热免疫治疗的研究进行总结.首先探讨了寡肽参与光热免疫体系组装调控的思路,阐述了组装调控过程中寡肽在强化体系稳定性、优化光热转化效率及诱导免疫应答的机理.此外,还结合国内外研究现状,对不同功能肽在肿瘤光热免疫治疗中的作用进行了总结,并分析了寡肽组装体在肿瘤治疗领域的应用前景,最后对该领域的发展方向进行了展望.     

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。     

Bi2Se3纳米片的溶液法制备及光热转换性能研究

硒化铋(Bi_2Se_3)作为一种重要的拓扑绝缘体,具有高辐射增强效应和近红外光区强吸收效应,在生物领域具有很好的应用前景。本文采用简单溶液法,以无毒、安全、生物相容性好的抗坏血酸(Vc)作为还原剂合成Bi_2Se_3纳米材料,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等对材料进行了晶型结构与形貌等表征,同时研究了材料的光热转换性能。研究结果表明,以Vc为还原剂制备的Bi_2Se_3纳米材料呈近六边形的均匀片状结构,结晶性好,具有优异的亲水性与光热稳定性。浓度为0.1mg·mL~(-1)的Bi_2Se_3纳米片分散液在波长为808nm的激光源(功率密度为1.0W·cm~(-2))照射下可从室温升温至56.7℃,光热转换效率高达35.48%,在光热治疗领域具有极大应用潜力。     

可注射的壳聚糖/纳米金温敏性水凝胶的构筑及其光热性能研究

为提高对恶性肿瘤的治疗效率,制备了具有光热性能的壳聚糖/纳米金可注射性水凝胶用于肿瘤的多次光热治疗.选用生物基大分子壳聚糖(CS)原位还原制备了壳聚糖-纳米金(CS-Au NPs)复合物.再加入β-甘油磷酸钠(β-GP)制备了相转变温度接近人体体温的温敏性水凝胶(CGP/Au NPs).实验结果表明,CGP/Au NPs在室温下为溶胶,具有可注射性;达到人体体温后,快速形成凝胶.由于Au NPs的表面等离子体共振效应,基于壳聚糖/纳米金的复合凝胶在激光照射下具有优异的光热转换性能,最高温度可达55°C,而且在多次激光照射后仍可以保持较好的光热转换能力.Au NPs可在壳聚糖水凝胶的帮助下长时间固定于病灶,用于肿瘤的多次光热治疗.另外,CGP/Au NPs复合水凝胶具有良好的稳定性,Au NPs在凝胶内部分布均匀一致,可有效避免Au NPs聚集而产生局部高温或从凝胶内部泄漏而影响光热治疗的效果.同时,CGP/Au NPs具有优异的生物相容性和生物可降解性能.因此,基于壳聚糖与Au NPs的可注射性水凝胶,有望实现肿瘤的“一次注射,多次光热治疗”的目的.     

三元共聚法制备高亮度近红外二区荧光共轭聚合物纳米粒子及其二区光热治疗应用

为获得同时具有优异的溶解性,高亮度的近红外二区(NIR-Ⅱ,1000～1700 nm)荧光和强的NIR-Ⅱ光热转换能力的共轭聚合物,采用三元共聚策略构建了基于强电子受体和供体的NIR-Ⅱ发射共轭骨架.在此基础上,进一步通过调控电子给体BDT与2TC之间的比例,得到了一系列具有NIR-Ⅱ吸收和优异溶解性的共轭聚合物(BDT-2TC12,BDT-2TC11,BDT-2TC21).这些聚合物在700～1200 nm具有较强的NIR吸收,并在808 nm激光激发下表现出在1000～1400 nm区域内的优异NIR-Ⅱ荧光性能.利用纳米沉积的方法,将目标聚合物BDT-2TC12用两亲性的二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-甲氧基聚乙二醇(DSPE-mPEG)进行包覆,制备得到水溶性良好的纳米粒子(BDT-2TC12NPs).该纳米粒子具有良好的稳定性,在808和1064 nm处均有较强的吸收.在1064 nm激光照射下,纳米粒子表现出优异的NIR-Ⅱ光热转换效果,可以实现对肿瘤细胞的光热治疗(PTT).在808 nm的激光激发下,纳米粒子还可以实现对小鼠血管和其他生物组织的高清晰度的NIR-Ⅱ荧光成像(FI).     

pH药物控释的氮掺杂碳点载运阿霉素用于光热与化疗的协同治疗

提出一种利用氮掺杂碳点(N-CDs)的光热性能与化疗药物阿霉素(Dox)相结合的联合治疗肿瘤模式。实验结果标明,所制备的N-CDs的分散液经光照后升温可达10℃,是性能优异的光热剂。同时,载运Dox后的N-CDs-Dox纳米复合物还具有pH触发的药物控释作用。因此,这种多功能的N-CDs-Dox纳米复合物能够实现光热和化疗的协同作用,有效杀伤肿瘤细胞。     

具有光热性能的碳龙配合物材料（英文）

金属有机化合物很少作为光热材料.报道一系列碳龙配合物的合成及其光热性能,将OsCl_2(PPh_3)_3与有机多炔碳链反应获得金属杂戊搭炔,再与末端炔烃发生[2+2]环加成反应得到此类碳龙配合物--锇杂戊搭烯并环丁二烯.这些共轭的金属杂环化合物在紫外-可见区具有宽吸收并表现出优异的光热性能,有望成为一类新型的光热材料.     

有机光热转换材料及其在光热疗法中的应用

光热疗法(photothermal therapy,PTT)作为一种新型的肿瘤治疗技术,由于其对肿瘤高效的消除能力和对正常组织极低的伤害,近年来受到了强烈的关注。在过去的十余年中,许多无机光热转换材料,尤其是金和碳的纳米材料,已经被报道广泛用于光热治疗的研究中。随着纳米技术和纳米材料的发展,光热试剂的种类和性能也得到不断提升。在光热治疗优异疗效的激励下,人们越来越关心其走向临床应用的可能。近年来出现的一些新型有机光热转换试剂,因为其能够克服无机材料不可生物降解的特点而得到快速地发展。本文主要综述了最近几年发展起来的几种典型的有机光热转换纳米材料,包括小分子染料类、超分子复合物类以及共轭聚合物类,介绍了它们应用在肿瘤光热治疗的研究,并简单描述了成像指导下的光热治疗以及联合治疗方面的应用。最后,总结了现有的有机光热试剂的种类,指出其研究发展方向,分析了光热疗法目前面临的难题与挑战,及其走向临床应用的前景。     

基于单原子催化剂的光热催化转化：原理和应用

在以碳中和为目标的全球共识下,太阳能作为一种取之不竭用之不尽的绿色环保能源被认为是替代传统化石燃料最有潜力的方式。在各种太阳能转换技术中,光热催化不仅可以最大化利用太阳能,在光场和热场双重驱动力作用下,还可以显著提升化学反应速率,引起广泛的研究兴趣。以孤立的单个原子均匀分散在载体上形成的单原子催化剂具有100%原子利用率、优异的催化活性、热稳定性等优势。因此,将单原子催化剂应用于光热催化开始受到越来越多的关注。本综述介绍了光催化、热催化和光热催化的基本原理和特征,同时列举一些典型的例子。随后以不同载体作为分类标准,总结了单原子光热催化应用的前沿研究进展。最后,提出了该催化体系所面临的挑战和未来的发展方向。本文旨在全面了解单原子催化剂在太阳能驱动光热催化领域的研究现状并为未来发展提供可行的建议。     

3-羟基-4-氯-1,8-萘酐的分子设计及免溶剂微波法合成

1,8-萘酐衍生物具有优良的光电性能(固相荧光量子产率高和光热稳定性好)[1-2],它们不仅是一类性能优异的红光和绿光材料[3-5],而且还可以用作电子传输材料.     

石墨烯三维结构组装体制备及光热水蒸发和水处理研究进展

水资源短缺是世界长期面临的问题,当前全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足,其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。近年来,人们开发了新型太阳能界面水蒸发材料和技术,能够利用高效光热材料吸收太阳能转化为热能,实现大量的、快速的水蒸发,冷凝后收集便得到洁净水,是一种高效、绿色、低成本水处理和解决水资源短缺的方法。石墨烯三维组装体材料的物理和化学性质优异,光热转化效率高,同时其太阳光吸收率高,内部微纳孔道丰富,具有良好的水传输通道,表面水蒸发面积大,在太阳光照射下能够实现超高的水蒸发速率,在光热水处理方面展现了巨大的科学研究意义和实用价值。本文将综述石墨烯三维组装体的制备及光热水处理方面的研究进展,包括石墨烯三维结构组装体制备方法,其光热水蒸发性能,总结了石墨烯三维结构组装体在光热水蒸发及水处理方面的应用,最后分析了石墨烯三维结构组装体光热水处理面临的问题及展望。     

新型共价有机骨架基金纳米复合材料的合成及性能

本研究采用原位还原法将金纳米粒子(AuNPs)负载到共价有机骨架(COF_BDP/CD-S-3)上,形成载金纳米复合材料(COF_BDP/CD-S-3-Au),利用SEM、TEM、XRD和TGA等方法对其进行表征。研究结果表明,COF_BDP/CD-S-3-Au为具有介孔结构的粒径700～800 nm的球形结构,并具有良好的热稳定性和抗氧化性能,对DPPH自由基、ABTS自由基和FRAP自由基均具有一定的清除效果;当808nm激光照射0.25mg/mL COF_BDP/CD-S-3-Au样品时,其光热效应(PTT)明显,光热转化率为12.57%,对四种常见菌呈现优异的光热协同抗菌作用。因此,COF_BDP/CD-S-3-Au作为一种新型的纳米复合材料,在化妆品和生物医学领域具有良好的应用前景。     

光热转换材料及其在脱盐领域的应用

光热脱盐技术在缓解水资源短缺和减少水环境污染等方面具有重要的应用前景,已吸引了各国研究者的广泛关注。光热脱盐主要是利用光热转换材料将吸收的太阳光能直接、高效地转化为热能,以蒸发水分实现含盐水脱盐和水质净化,其效率取决于光热转换材料的性能。本文综述了近年来太阳能光热转换材料如金属基材料、碳基材料、半导体材料、有机聚合物材料、复合光热材料的研究现状及其光热转换机理,并介绍了光热转换材料在脱盐领域的应用进展。基于上述分析,对光热转换材料在未来脱盐领域的研究前景进行了展望,提出应针对光热转换材料的低强度全光谱吸收和高效转化利用、光热稳定性和重复使用性提高,以及光热脱盐系统的热传递损失最小化和热量利用最大化等方面进行深入探析。     

利用光热耦合下的光电导研究TiO2光热催化还原CO2（英文）

利用太阳能缓解能源危机和解决环境污染,是当前和未来的全球性课题.其中,光催化技术的研究步伐日渐加快.这不仅体现在光催化材料种类的增加,更体现在以光催化为基础的多场协同催化,特别是光热耦合作用成为增强光催化性能的一种高效、可靠的方法.氧空位的引入不仅可以拓宽催化剂对可见光的吸收、抑制载流子的复合、促进反应物的吸附以及降低反应的活化能,而且对于光热协同催化效率的提升有着重要的贡献.然而,目前光热协同催化的表征多局限于常规的光催化手段.开展光热耦合下的测量技术对深刻理解光热催化是十分必要的.本文研究温度、气氛、氧空位浓度对TiO2光电导的影响,构建光电导与光热催化活性之间的关系.我们将商用的ST-01 TiO2制成浆料,利用丝网印刷法将浆料覆盖在刻有沟槽的FTO上,并通过N2/H2混合气不同温度退火,得到不同氧空位含量的TiO2薄膜(Ov-TiO2).采用紫外-可见光谱(UV-Vis),拉曼光谱(Raman),电子顺磁共振(ESR)等手段对样品进行了表征.结果表明,N2/H2退火温度越高,氧空位浓度越高.我们对不同浓度氧空位的样品进行了光催化及光热协同催化CO2还原实验.结果表明,适量氧空位的样品(H2-150)光催化还原CO2性能最差,但光热协同催化还原CO2的性能最佳.我们对其光电导值的衰减情况进行了分析,看到H2-150样品在CO2气氛、光热条件下,电导衰减加快.由于光电导的衰减是由电荷复合和电荷参与的表面反应共同决定的,为确定是哪一因素决定了电导的衰减,我们进一步测试了H2-150样品在N2气氛下的电导衰减情况.结果发现,H2-150样品在N2气氛、光热条件下电导衰减反而变慢.这表明,造成H2-150样品在CO2气氛、光热条件下的电导衰减加快是光热条件下CO2还原速率加快,也验证了H2-150具有较好的光热催化CO2活性.与H2-150样品不同的是,大量氧空位样品(H2-350)在CO2气氛、光热条件下电导衰减反而变慢,我们认为这是由于H2-350存在深能级缺陷,在热的作用下会将捕获的电子释放,因此延缓了光电导的衰减.但由于深能级电子的还原能力较弱,所以H2-350样品的光热CO2还原活性稍逊于H2-150.综上所述,在光热电导与光热催化相关的研究中,我们证实了在Ov-TiO2中被捕获的电子在热激发下可再次向导带弛豫,从而解释了Ov-TiO2优异的光热催化性能.因此,光热电导的研究在理解光热催化方面具有重要的前景.     

基于共轭聚合物的纳米粒子用于肿瘤的近红外二区荧光成像及光热治疗

为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗,设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ),并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs).该共轭聚合物纳米粒子在1000~1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收,在1064 nm的激发光下能实现1200~1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子粒径分布较窄,形貌呈规则的球形且分散均匀,具有好的生物相容性.该纳米粒子既可以在体外实现较高的近红外二区荧光成像穿透深度,又可以实现对小鼠活体血管的高清晰度的近红外二区荧光成像.此外,BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率,具有较高的光毒性,对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.     

块状和少层黑磷的合成

正黑磷(Black Phosphorus,BP)具有层状结构,而少层黑磷作为一种二维材料,则具有各向异性和随层数可调的性质。与石墨烯相比,黑磷具有可调的带隙;而与过渡金属二硫化物相比,黑磷具有较高的载流子迁移率,因此黑磷在半导体领域崭露头角。黑磷亦具有光热特性和优异的生物相容性,在生物领域如肿瘤治疗等方面应用前景广阔。此     

硅纳米结构阵列：光热CO2催化的新兴平台

人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是在温和条件下有效催化化学反应的新概念。近年来,与传统的光热催化剂相比,硅纳米结构阵列在光热CO₂还原反应中表现出独特的催化性能优势。作为一种平台,它表现出优异的光收集能力、高比表面积以及多样化的材料复合选择。本文综述了光热催化CO₂转化的概念和原理,硅纳米结构阵列的功能,以及利用硅纳米结构阵列在光热催化CO₂转化方面的最新进展,最终将为高性能纳米结构阵列光热CO₂催化剂的发展方向提供指导。     

光热材料在海水淡化领域的近期研究进展与展望

太阳能水蒸发系统成本低、能效高,对缓解能源危机、减少水污染、促进海水淡化具有重要意义.然而,太阳能驱动水蒸发的自然机制往往受到低蒸发率和吸收光谱范围小的影响.其中,局部加热并限制热损失的界面水蒸发策略被广泛认可并作为高性能、可持续的太阳能蒸汽产生的有效途径.随着太阳能水蒸发技术的不断发展,制备绿色、高效的光热材料已成为研究热点.根据光热材料的种类将其划分为:金属材料、半导体材料、碳基材料以及聚合物材料,详细阐述了不同材料的光热转换机制并总结近年来光热材料在海水淡化领域的研究现状及进展;讨论了潜在的光热候选材料,对其未来发展做出了展望.旨在为海水淡化领域中高效光热材料的合理设计和开发提供可行方案,对今后光热材料的发展具有总结和指导意义.     

近红外光热转换剂氧缺陷二氧化钼的制备及其在光热治疗中的应用

通过水热合成法,以五氯化钼（MoCl₅）为钼源,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为结构导向剂和还原剂,制备了二氧化钼（MoO₂）纳米颗粒,对纳米材料进行X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、紫外可见近红外（UV-Vis-NIR）吸收光谱、X射线光电子能谱（XPS）、电子自旋共振谱（EPR）等表征,结果表明制备的MoO₂纳米颗粒粒度约18 nm,粒度均匀,具有丰富的氧缺陷,在650~1 100 nm的近红外区具有良好的光吸收能力。光热测试表明该材料100 μg·mL^-1的水溶液10 min内升温达31.5℃,光热转换率高达67.9%,并且具有优异的光热稳定性。细胞毒性实验表明低剂量的该纳米材料对细胞几乎没有毒性,且对肝癌细胞的光热杀伤效果明显。