纳米颗粒增强的手性超分子水凝胶成骨性能

手性超分子水凝胶能够仿生细胞外手性微环境,在组织工程中具有特殊的意义,但其强度和稳定性较低,仍然面临着巨大的挑战.本文将无机羟基磷灰石纳米颗粒(HAP)引人到苯丙氨酸衍生物手性超分子水凝胶(LPF)中以改善其力学性能和生物功能.圆二色光谱和扫描电子显微镜结果显示,HAP掺入后LPF组装手性发生反转.与纯LPF水凝胶相比...     

超分子凝胶:结构多样性与超分子手性

超分子凝胶作为一种重要的软物质材料,在构建多重刺激响应性、光电功能,以及生物相容材料等功能软物质方面表现出了独特的优越性。超分子凝胶在形成过程中往往得到比较均一的纳米结构,且具有结构多样性;而另一方面,超分子凝胶的构筑单元大部分是手性分子,超分子凝胶也是实现手性在超分子层次/纳米层次表达的重要途径,尤其是手性传递、手性放大、不对称催化方面,同时超分子凝胶也是构筑手性纳米结构的重要手段。本文主要对超分子凝胶形成中的纳米结构以及形貌的多样性和超分子手性进行介绍,并展望该领域未来的发展方向。     

环糊精超分子水凝胶

本文综述了近年来基于环糊精包合作用的超分子水凝胶的研究进展,主要包括：环糊精与线性、星型、接枝、超支化聚合物包合形成的多聚(准)轮烷自组装制备超分子物理凝胶及功能化多聚(准)轮烷经交联反应制备超分子化学凝胶;环糊精、环糊精二聚体及其水溶性聚合物与带疏水性侧基的聚合物经“锁-钥匙”包合作用形成超分子物理凝胶;及其在药物、基因释放载体与组织工程支架中的应用。着重介绍了剪切、温度、pH值、光等刺激-响应性超分子水凝胶的设计与制备。     

超分子形状记忆水凝胶研究进展

超分子形状记忆水凝胶(SSMHs)是一类利用超分子作用或动态共价键作为分子开关来固定临时形状,并能在特定的刺激下恢复初始形状的高分子水凝胶.本文简要介绍了SSMHs的定义和发展历程,总结了利用不同种类的可逆作用构建SSMHs的最新进展,并扩展介绍了具有多重形状记忆效应和多功能的SSMHs.最后,也对SSMHs所面临的挑战和未来发展方向进行了讨论.     

溶剂和分子结构对席夫碱分子在有机凝胶中的荧光增强和超分子手性的影响

研究了在有机胶凝剂中掺杂的席夫碱化合物的结构和性质. 实验发现, 虽然席夫碱分子单独不能在有机溶剂中形成凝胶, 当其与一种胶凝剂N,N’-双十八烷基-L-Boc-谷氨酸混合时, 它们在二甲基亚砜或甲苯中形成透明的有机凝胶. 与相应的溶液相比, 观察到在有机凝胶中的荧光增强现象, 并且这一增强与席夫碱的结构有密切关系. 在二甲基亚砜的有机凝胶中, 观察到带有长烷基链的席夫碱具有诱导手性. 表明通过凝胶的形成, 胶凝剂的手性能传递到带有长链的席夫碱上.     

手性杯芳烃及其超分子手性

杯芳烃是由苯酚单元通过亚甲基连接而成的空腔型分子,具有衍生位点多,构象丰富等特点,被称为第三代主体分子。在分子层次,依手性因素的结构特点不同,可将手性杯芳烃分为具有手性亚单元的杯芳烃、固有手性杯芳烃和桥手性杯芳烃。在超分子层次,杯芳烃自身或杯芳烃与其他分子或离子在溶液中、晶态中或二维表面可通过非共价键力形成多种拓扑结构的纳米手性聚集体。研究手性杯芳烃和基于杯芳烃的超分子手性组装体的合成、结构和性能,不仅在理解手性起源、手性结构等方面具有理论意义,而且有望获得以分子识别为基础的手性传感器、手性催化剂、手性分离材料、手性载体和手性纳米材料。本文综述近十年来有代表性的分子手性杯芳烃和以杯芳烃为组分的超分子手性聚集体的设计、合成、结构和功能。着重展示杯芳烃骨架在形成新颖分子手性和超分子手性上的优势,以及杯芳烃单元在实现特定功能如手性识别时发挥的作用。相信随着杯芳烃合成技术和杯芳烃超分子设计的发展,必将进一步发挥杯芳烃的结构优势,涌现出更多性能优异的手性杯芳烃功能分子和超分子手性杯芳烃功能材料。     

手性超分子组装研究进展

介绍了超分子手性的基本构筑方式及其特点,分别从手性分子组装、手性分子诱导非手性分子及非手性分子组装等3个方面对最近几年来在手性超分子组装领域内的重要成果及最新进展进行了综述,并对这一领域的发展前景作了展望。     

超分子聚合物凝胶

作为非常重要的软物质材料,超分子聚合物凝胶代表了一个全新的概念和更复杂的凝胶体系.这种新型的超分子体系的构建,是基于多种非共价相互作用协同的多层次组装.即小分子构筑基元首先组装成为超分子聚合物,而这些非共价聚合物的多层次组装形成凝胶的纳米结构.超分子聚合物凝胶无论是在结构上,还是在性能上都具有很多崭新的特点.因此,尽管有关超分子聚合物凝胶的研究开展的时间还很短,这一体系所表现出的独特性以及巨大潜力已经引起科学家们越来越广泛的关注.本文简要综述了这一领域的最新进展.主要论述基于多种非共价相互作用的超分子聚合物凝胶的构建以及对其力学性能的调控.     

超分子金属凝胶

近年来,超分子凝胶已逐渐发展为一类具有广阔应用前景的智能/功能性纳米材料。目前研究的大部分超分子凝胶利用的是氢键或者分子堆积作用,而配位键这一在超分子化学中同样重要的作用在凝胶合成上的应用则远远不足。由于引入金属离子后能够给凝胶带来光电、催化、氧化还原等新的性能,因此超分子金属凝胶的研究也在近年来得到升温。本文首先给出超分子金属凝胶的定义,接着通过实例具体介绍基于凝胶因子和配位聚合物两种形式的超分子金属凝胶,将分子结构特别是其中的配体基团、所用金属离子和凝胶的性质、功能联系起来,最后简介异常的超分子金属凝胶行为。     

超分子凝胶的手性功能应用:手性分子识别与不对称催化

超分子凝胶通过形成三维空间网络结构将溶剂液体相固定化,是一类重要的软物质材料。由于超分子凝胶能快速形成,自组装形成的纳米结构均一、可调,且可大规模制备,因此成为超分子化学、纳米技术以及材料科学研究的重要研究方向之一,并在诸多领域得到广泛的功能研究和应用拓展,如在材料模板、光电开关、药物释放、分子识别和超分子催化等方面已有大量研究报道。由于超分子凝胶具有固-液相可逆转变、可控组装等特性,成为了超分子手性和分子手性研究的重要载体。近年来超分子凝胶在超分子手性催化、手性分子识别等方面取得了一系列重要突破,为超分子凝胶功能应用开辟了新的空间,为手性科学研究提供了新的手段和方法。     

高强度双网络水凝胶的增韧机理

双网络水凝胶(DN凝胶)是由具有很强的结构非对称性的两种聚合物形成的特殊的聚合物互穿网络。相对于单一聚合物网络(SN凝胶)而言,DN凝胶的机械强度和韧性都有惊人的提高,其拉伸断裂应力和断裂应变分别能达到1~10 MPa和1000%~2000%、韧性(撕裂能)可以达到102~103J·m-2。DN凝胶性能的提高,主要是由强对称结构的第一重网络(刚而脆)与第二重网络(软而韧)相互缠结和互穿的结果。对DN凝胶断裂过程和增韧本质的理解是设计下一代具有理想机械性能的DN凝胶的关键所在。一些DN凝胶表现出大的滞后、屈服、细颈和软化现象,而这些现象用经典的Lake-Thomas断裂理论是没有办法解释的。根据DN凝胶的滞后和细颈等实验现象,Brown和Tanaka等提出了破坏区理论来解释DN凝胶超乎寻常的高韧性。最近,龚剑萍等提出的牺牲键理论也已经很好地应用于设计和制备具有新型微纳米结构的高韧性DN凝胶。本文着重阐释了DN凝胶的增韧机理,总结了这一领域的最新研究成果,并讨论各种因素对凝胶韧性的影响,最后对DN凝胶增韧机理存在的问题和研究方向进行了展望。     

超分子水凝胶作为胰岛素缓释体系的研究

利用α-环糊精(α-CD)与含有聚乙二醇(PEG)链段的聚合物Pluronic F127的超分子作用制备水凝胶.该物理交联水凝胶的交联点包括α-CD与PEG链包合物堆积形成的微晶区和聚合物疏水链段聚集区.优化水凝胶组分,得到具有较低固含量和较短凝胶化时间的体系用于胰岛素的负载和释放研究.通过X射线衍射(XRD),扫描显微镜(SEM)对水凝胶结构进行表征.通过紫外分光光度计监测胰岛素的释放过程,结果表明,水凝胶释药时间约为65 h,且释放曲线较为平缓.细胞毒性实验结果表明该水凝胶材料对细胞生长无明显抑制作用.小鼠体内释药实验结果表明该水凝胶载体对延长胰岛素的释药时间有一定效果,可作为多肽类药物的缓释体系.     

胆酸超分子凝胶化学

胆酸来源丰富,价格低廉,在生命过程中发挥着重要的作用。与胆固醇不同,胆酸以其结构和修饰途径的多样性,以及独特的双亲结构备受超分子化学工作者关注。近年来以胆酸为基本构筑单元的小分子胶凝剂创制及其相关凝胶的研究取得了重要的进展。本文从胆酸衍生物结构设计到胆酸衍生物凝胶构建,概要介绍了胆酸超分子凝胶及其性能研究进展。在此基础上,简要阐述胆酸超分子凝胶材料的潜在应用。     

超分子凝胶中的光化学反应

超分子凝胶中的光化学反应是比较特殊的一类反应,通常是将具有光响应活性的基团或分子引入到超分子凝胶的自组装体系中,因此,能够将超分子凝胶独特的性质与光化学反应的优势有效地结合起来,构筑新型的光功能材料,这使得此类超分子凝胶在光信息存储、光开关及光转换器件等前沿领域具有广阔的应用前景.本文主要总结近年来国内外包括作者课题组对超分子凝胶中光化学反应方面的研究进展,以及其在多重响应凝胶、手性光学开关以及手性合成方面的应用.     

银离子对结冷胶/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的增强作用

首先,以结冷胶(GG)为基体,丙烯酰胺(AAm)为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过"一锅法"制备GG/PAAm双网络水凝胶(GG/PAAm DN);然后将GG/PAAm DN浸泡在硝酸银溶液中制得Ag~+增强的GG/PAAm DN(GG-Ag~+/PAAm DN)。通过扫描电子显微镜、流变仪、原子吸收光谱仪、力学性能测试等手段研究了AAm、MBA用量及Ag~+对水凝胶流变性能、微观形貌、力学性能的影响。结果表明:与GG/PAAm DN相比,GG-Ag~+/PAAm DN的储能模量升高,力学性能明显增强,压缩强度由4.88 MPa增大到11.8 MPa,,断裂伸长率由236%增大到320%,断裂强度由0.1MPa提高到0.26MPa。抗菌实验表明GG-Ag~+/PAAm DN具有良好的抗菌性能。     

基于环糊精的超分子手性光化学反应

总结了以环糊精为手性主体分子的超分子手性光化学反应及其特点,内容包括单分子手性光化学反应、双分子手性光化学反应、手性光催化反应以及手性光反应中的波长效应等四个方面.着重总结了环糊精对不同光反应底物的包结特性,天然和化学修饰的环糊精分子对反应速度、产物的分布和反应选择性的影响以及其作用机理.探讨了环糊精作为主体分子用于手性光化学反应所独具的优点,总结了现阶段研究中存在的问题,并对该方面工作的发展进行了展望.     

基于氢键作用由低分子量凝胶因子形成的超分子水凝胶

利用对羟基吡啶及均苯四甲酸合成的超分子单体, 基于分子间氢键作用, 在水中成功地制备出了具有温度响应性的超分子凝胶, 研究了制备条件对凝胶结构的影响.     

葫芦[n]脲超分子水凝胶的研究进展

超分子化学的发展一直是众多研究者所关注的一大热点,葫芦[n]脲作为第四代大环主体分子,拓宽了超分子化学领域的发展.水凝胶是一种具有可拉伸性、生物相容性、环境响应性等多种优异性能的软材料.人们充分利用葫芦[n]脲优异的分子识别能力和配位能力,研究出了一系列具有特殊功能的超分子水凝胶材料.本文在结合葫芦[n]脲特点的基础上...