粒子-聚合物相互作用与粒子-粒子相互作用对聚合物基纳米复合物力学性能的影响

聚合物基纳米复合物(PNCs)具有比传统高分子材料更加优异的光学、力学、热力学等性能,广泛应用于各个工程领域.而纳米粒子(NPs)对材料性能提高的机理则是当前聚合物纳米复合物领域研究的重要问题,聚合物纳米复合体系相互作用的影响因素众多,至今尚未明确并完整建立复合体系相互作用与性能增强之间的关系.本文总结了近年来关于纳米粒子填充聚合物基体力学性能的研究,从粒子-聚合物相互作用和粒子-粒子相互作用角度阐述了聚合物纳米复合体系力学性能的增强机理,并根据体系中不同的结构关系分别总结了聚合物/未改性纳米粒子复合体系和聚合物/聚合物接枝纳米粒子复合体系中影响力学性能的因素.该部分内容具有重要的理论和实践意义,有助于构建复合体系微观结构与宏观性能之间的关系,进而对微观层面调控PNCs的力学性能提供指导.     

金纳米粒子与单链DNA的相互作用

研究了金纳米粒子与单链DNA在不同pH值时的相互作用以及金纳米粒子与不同碱基序列单链DNA的相互作用. 结果表明, 在pH为12.6的强碱性条件下, 单链DNA能使金纳米粒子稳定分散在溶液中; 在pH为1.4的强酸性条件下, 单链DNA能保护金纳米粒子不发生融合, 而只发生团聚, 且团聚现象具有可逆性. 不同寡核苷酸对金纳米粒子的亲和力按poly dA>poly dC>poly dT的顺序依次减弱. 单链DNA对纳米金的保护作用强度与单链DNA的长度成正比.     

多酸-纳米粒子复合物的研究进展

多酸-纳米粒子复合物既具有多酸(POMs)多样的尺寸、可调节的多功能结构、丰富的组成、高的电荷密度及可逆的氧化还原等特性,同时又具有纳米粒子的声、光、电、磁、热、力学等特性.多酸-纳米粒子复合物有望被广泛运用到生物催化、电催化、光催化、生物传感和医药化学等领域.本文作者主要对多酸-纳米粒子复合物的合成方法和应用进行评述,并对今后的发展趋势进行展望.     

纳米金粒子与R-藻红蛋白的相互作用

以NaBH4为还原剂, 采用化学还原法制备了纳米金溶胶, 发现以pH=7的金前驱液还原得到的纳米金粒子具有最强的紫外吸收(525 nm), 当以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂时, 此吸收紫移到510 nm. TEM观察金粒子大小为5~8 nm. PVP、聚乙烯醇(PVA)和吐温-80等能较好地稳定纳米金粒子, 而十二烷基苯磺酸钠、PEG-1000和OP乳化剂等则没有稳定作用. 以紫外-可见光谱(UV-Vis)、X光荧光光谱(XRF)、透射电子显微镜(TEM)等研究了纳米金粒子与R-藻红蛋白的相互作用, 发现R-藻红蛋白本身对纳米金粒子具有良好的稳定作用. 当R-藻红蛋白与纳米金粒子共存时, R-藻红蛋白所具有的538 nm吸收带强度有所增强, 并发生紫移, 同时578 nm的荧光强度也明显减弱, 这表明R-藻红蛋白与纳米金粒子的相互作用对R-藻红蛋白的空间结构产生了影响, 导致位于R-藻红蛋白外缘藻红素发色团(PEB)的微环境发生了改变. 凝胶柱层析及分光光度分析结果进一步证实了金纳米粒子与藻红蛋白存在明显的相互作用, 这种相互作用可能与藻红蛋白分子中所包含的氨基基团有关.     

金纳米粒子与蛋白质的相互作用及其应用

金纳米粒子与蛋白质间存在多种作用方式,包括物理吸附、化学共价结合以及非共价特异性吸附等.金纳米粒子表面等离子体共振效应引起可见光区的特征吸收及表面增强拉曼散射,常用来研究金纳米粒子与蛋白质间的相互作用.金纳米粒子与蛋白质间的作用与纳米粒子的尺寸、表面化学及蛋白质的大小、电荷、氨基酸残基有关.利用金纳米粒子与蛋白质的相互作用及纳米金的谱学性质,可以对疾病或环境污染进行简单、高效、低成本检测,也可用于疾病治疗.     

组织工程支架纳米拓扑结构与细胞相互作用研究进展

为解决传统方法治疗组织缺损中免疫排斥、供体不足等问题,性能优异的生物仿生支架近年来受到广泛关注。大量研究显示,组织工程支架的纳米拓扑结构会对细胞行为产生重要的影响。本文综述了支架的不同结构、支架纤维的直径及排列方式、支架的孔洞尺寸等纳米拓扑结构对细胞粘附、增殖、迁移、蛋白分泌及分化方向等行为的影响;总结了支架纳米拓扑结构对细胞影响的可能机制;同时,对支架拓扑结构影响细胞的系统理论研究及多孔纤维支架的制备进行了展望。     

金纳米粒子的细胞毒性

金纳米粒子(AuNPs)是构建用于诊断和治疗的纳米药物/探针的理想纳米材料之一,因此研究AuNPs与细胞的相互作用具有重要意义。 本文详细分析了金纳米簇(AuNCs)、球形金纳米粒子A(AuNPss)、金纳米球壳(AuNSs)和金纳米棒(AuNRs)等不同形貌的Au NPs对不同细胞模型的细胞毒性;讨论了AuNPs的理化性质(大小、形状、化学功能和表面电荷)对其细胞毒性的影响。 总结了AuNP细胞毒性研究遇到的挑战并提出相应解决方法。     

纳米粒子组装体系的研究进展

制备纳米粒子组装体系是构筑纳米结构的重要方法之一，本文综述了纳米粒子组装体系的制备方法及其性质和应用研究。     

CdS纳米粒子与半胱氨酸相互作用的研究

合成了粒径均匀和分散性好的CdS纳米粒子.通过改变CdS纳米粒子及半胱氨酸的浓度、体系的pH值及CdCl2和CH3CSNH2摩尔比等实验条件跟踪监测了CdS纳米粒子光谱性质的变化,探讨了CdS纳米粒子与半胱氨酸之间的相互作用及化学反应机理.     

邻近标记方法表征细胞-细胞相互作用

细胞-细胞相互作用在多种生理过程中有重要意义,针对这些相互作用的研究是化学与生命科学交叉领域的前沿热点.基于对酶的功能改造、定向进化和精准的时空调控,酶介导的邻近标记方法在分析细胞-细胞相互作用方面具有广泛的应用前景.本文重点描述了现有邻近标记方法的原理、效果、优缺点及潜在应用.     

双光子荧光有机纳米粒子的细胞染色

本文采用具有较大双光子吸收截面的有机分子2,5,2′,5′-(4′-N,N-二苯胺苯乙烯基)联苯(DPA-TSB)(双光子吸收截面δ: 3288 GM, 1 GM=1×10^-50 cm⁴·s·photon^-1·molecule^-1), 通过再沉淀法制备水相分散的纳米粒子. 研究表明, 这种有机双光子纳米粒子可以有效地富集在细胞质中, 对细胞染色显示出良好的荧光成像能力.     

含有BaMoO4纳米粒子的反胶束溶液与罗丹明B的相互作用

在三种带有不同电荷的表面活性剂构建的反胶束体系中(AOT/异辛烷、Oπ-10,环已烷、CTAB／正已醇)合成了BaMoO4的纳米粒子,采用透射电镜(TEM)观察其粒子呈球形,粒径在17-46 nm范围内,分布均匀;使用染料罗丹明B作为探针,采用紫外-可见光谱(UV-vis)和荧光光谱研究反胶束水池中罗丹明B与BaMoO4纳米粒子的相互作用;由于反胶束水池的空间和极性的限定,染料的光谱特征与其在纯水中发生很大变化,不同的反胶束体系中,由于染料分子所处的微观环境不同,导致其光谱特征也有较大区别。     

基于DNA纳米结构的细胞间相互作用的调控

细胞通过化学信号、 电子交换和直接接触等方式交换彼此之间的物质和信息, 以调节生命体的生长发育. 因此, 细胞间的相互作用研究与调控在细胞功能的机制研究和疾病的诊断及治疗等领域具有非常重要的意义. DNA纳米结构具有易合成、 易修饰、 可编程性设计及生物安全性高等优点, 有望实现操作简单、 精确可调、 智能响应的细胞间相互作用调控, 受到了广泛关注. 本文综述了寡核苷酸链杂交、 受体-配体结合和核酸适体靶向识别等基于DNA纳米结构的细胞组装策略, 总结了pH调控、 金属离子调控和DNA链激活等细胞间相互作用的调控手段, 并重点介绍了其在细胞间作用力的测量和成像、 体外组织模型的构建、 细胞间的通讯交流和细胞免疫治疗等领域的应用. 最后对该领域进行了总结和展望, 希望为相关研究提供有益参考.     

纳米粒子分离方法的研究进展

随着纳米科技的快速发展,纳米粒子的分离已经成为纳米领域的基础性研究课题,同时也是热点与难点问题。该文介绍了几种较为常用的分离纳米粒子的方法,主要包括场流分级法、超速离心法、膜分离法、色谱分离法和磁性分离法,评述了每种方法的优缺点、适用范围、具体应用实例和相关研究进展,并具体讨论了每种分离方法的分离效果、重复性和特异性等。     

5-氨基间苯二甲酸敏化LaF_3∶Tb发光纳米粒子的合成及其细胞成像

以稀土硝酸盐、NH4F、5-氨基间苯二甲酸(AIPA)和柠檬酸为反应原料,水热法一锅合成了水溶性良好的AIPA敏化LaF3∶Tb(AIPA-LaF3∶Tb)纳米粒子。采用X射线衍射、透射电镜、红外光谱等对粒子进行了表征。结果表明,合成粒子为六方晶系的LaF3晶体,粒径为8 nm左右,粒子表面包覆了AIPA。测试了合成粒子的发光性能,其最大激发和发射波长分别为348和547 nm,粒子中存在着AIPA向Tb3+的能量传递。和LaF3∶Ce,Tb粒子相比,AIPA-LaF3∶Tb粒子的激发波长红移了94 nm,发光强度增大。在合成的基础上,对AIPA-LaF3∶Tb粒子进行了氨基化修饰,然后将氨基化粒子和兔抗人CEA抗体偶联,最后用偶联了抗体的AIPA-LaF3∶Tb粒子对HeLa细胞进行免疫标记与成像。     

寡聚芴纳米粒子的制备、表征与细胞成像应用

利用Suzuki偶联反应合成了疏水性寡聚芴分子OF, 并对其在氯仿溶液中的紫外吸收和荧光光谱进行了表征, 表明其具有较大的摩尔吸光系数(1.08×10⁵ mol^-1·L·cm^-1)和高荧光量子产率(96%). OF分子分散到水中可形成纳米粒子, 动态光散射实验表明其粒径大小约为230 nm. 该纳米粒子在水相中仍保持了较大的摩尔吸光系数以及高的荧光量子产率. 我们利用MTT的方法对OF纳米粒子对人肺癌A549细胞的毒性进行了测试, 结果表明其具有低的细胞毒性, 因此可以用于细胞成像. 共聚焦激光扫描显微镜成像结果显示OF纳米粒子主要分布在细胞质中, 特别是在近核区域周围. 与溶酶体染料Lyso Tracker Red共定位结果表明OF纳米粒子主要存在于溶酶体中, 因此可以用于对溶酶体的特异性荧光成像.     

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.     

荧光光谱法研究金纳米粒子和槲皮素及牛血红蛋白的相互作用

本文采用荧光光谱法研究了磷酸缓冲溶液(PBS,pH 7.2)中有无金纳米粒子(AuNP)共存时槲皮素(Qct)与牛血红蛋白(BHb)的相互作用,评估了共存AuNP对Qct和BHb的荧光猝灭效应及对Qct-BHb作用的影响。测得了不同温度下Qct-BHb结合反应的平衡常数K和结合摩尔比n,并由所得热力学常数确定了结合的作用力类型。根据F rster偶极-偶极无辐射能量转移理论,求得了Qct-BHb作用的分子间距离r=2.68 nm和能量转移效率E=0.232。     

基于Taylor弥散理论的纳米粒子与蛋白质相互作用研究

在微流控芯片中将Taylor弥散分析(TDA)与激光诱导荧光检测(LIF)结合,测定了荧光素钠标记狗血清蛋白(FITC-DSA)的水合半径为(6.12±1.21)nm,扩散系数为(4.11±0.78)×10-11m2/s;然后,初步研究了FITC-DSA与不同粒径金纳米粒子(AuNPs)的相互作用.研究结果表明,不同粒径的AuNPs与蛋白质的作用不同;50 nm的AuNPs与FITC-DSA作用会导致其荧光信号增强.本研究为高通量测定纳米粒子与蛋白质相互作用提供了一种新方法.本方法具有简单快速、耗样量极少等优点,有助于深入了解纳米材料的毒性,推动安全纳米药物的发展.